WO2021099093A1 - Floating body and method for stabilising a floating body - Google Patents

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WO2021099093A1
WO2021099093A1 PCT/EP2020/080587 EP2020080587W WO2021099093A1 WO 2021099093 A1 WO2021099093 A1 WO 2021099093A1 EP 2020080587 W EP2020080587 W EP 2020080587W WO 2021099093 A1 WO2021099093 A1 WO 2021099093A1
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floating body
float
floating
drive
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PCT/EP2020/080587
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Jörg Baumeister
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HERREWYN, Jean Michel
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to a floating body and a method for its stabilization according to the independent claims.
  • Floats are already known and used in a wide variety of shapes and designs.
  • No. 2,889,795 A describes, for example, a floating platform in which a compressor produces compressed air. By opening and closing valves, this presses liquid into or out of parts of buoyancy bodies, which changes their buoyancy and thereby compensates for wave movements.
  • CN 105974927 A describes a pontoon in the form of an energy generation system floating on the surface of the water.
  • the facility is not anchored. Your position is adjusted using a combination of GPS, control unit and motor if there are horizontal shifts due to wind and waves. A holding position of the pontoon on the water surface is thus achieved.
  • WO 2008 101 512 A1 discloses a floating offshore container reloading station which detects movements caused by waves and load changes by means of inclined position sensors and other sensors and compensates for them with vertically and horizontally displaceable counterweights.
  • a stop position of the pontoon on the water surface can also be achieved with the help of a GPS position determination.
  • the position of the floating bodies which are described in CN 105974927 A and in WO 2008 101 512 A1, is regulated with the aid of satellite-supported position determination systems. Here, however, only a two-dimensional detection and regulation of the position takes place. This means that the recorded data is compared with a target position and the recorded position of the float is changed exclusively laterally or horizontally.
  • the object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • a method according to the invention relates to the stabilization of a surface a floating body or a surface connected to this floating body.
  • the floating body comprises at least a vertically acting drive or at least one buoyancy body or is connected to such a drive or buoyancy body.
  • the method according to the invention comprises the following steps:
  • a floating body within the scope of the present invention is any body which, when in use, floats in or on the water.
  • the body can therefore be partially or largely above the surface of the water during operation.
  • the body can be largely or completely below the surface of the water during operation.
  • a floating body within the scope of the present invention can be a swimming platform, which is also called a pontoon.
  • the floating body can, for example, be attached to the sea bed via anchors, lines or the like. Furthermore, the float can also be attached to the mainland via webs, ropes, etc. Alternatively, the floating body can also be designed to float freely.
  • a floating body according to the present invention is primarily used to support a structure.
  • any infrastructure and transport systems in the form of floating bodies can be thought of.
  • tunnels or bridges for vehicles come into consideration as structures.
  • a floating body that supports tunnels or bridges is referred to collectively as a “roadway girder” within the scope of the present invention.
  • a floating body according to the present invention is usually at least one degree of freedom of movement (translation or rotation) available, the height of at least one point of the floating body changing when the movement is carried out.
  • the term “floating body” preferably does not include boats and ships. Furthermore, the term “floating body” preferably does not include any buoys, in particular no signal buoys and no buoys for data acquisition.
  • a vertically acting drive in the sense of the present invention is any device that can bring about a vertical movement of the surface.
  • At least one drive can be thought of, which moves not only the surface but the entire floating body, ie changes its height.
  • Such drives can, for example, move the entire float up and down in the water.
  • a drive can be, for example, a turbo machine, for example a turbine or a propeller.
  • the drive can be designed in the form of a ship's propeller.
  • a water jet drive (jet drive) can be considered.
  • magnetohydrodynamic drives can also be considered.
  • at least one drive can also be thought of, which moves a surface connected to the floating body up and down, this movement taking place relative to the floating body.
  • a buoyancy body in the sense of the present invention is, for example, a body that can either be filled with air or another gas (mixture), or alternatively can be flooded with water or another liquid. Filling with air and flooding with water lead to significantly different mean densities of the float and thus to different buoyancy forces which are transmitted from the float to the float.
  • the mean density of the buoyancy bodies can be constant or variable. Buoyancy bodies with variable mean density are known, the mean density being changed, for example, by at least partial flooding with water or by at least partial filling with air. Floating bodies with constant average density do not have such possibilities. Such floats are less versatile, but as a rule also more stable, since no devices such as valves, pumps or the like are necessary to change the mean density.
  • the special thing about the float in the sense of the present invention is that it can change the fleas of the float (and thus also any surface connected to it) by changing its height relative to the float.
  • the buoyancy body is therefore fixed on the floating body in such a way that it can change its vertical position relative to the floating body. Any point on a surface of the float will sink in the vertical direction when the at least one float is moved vertically upwards relative to the float, so that the float dips deeper into the water. Becomes the float on the other hand, if it is moved vertically downwards, the remaining floating body will protrude further above the water surface.
  • the height of a point is preferably understood to mean its vertical position, i.e. its distance from the earth's surface or from the seabed in the direction of the center of the earth.
  • the point is preferably a small area section of the surface with an area of, for example, a few square centimeters or a few square meters or even only a few square millimeters.
  • the target value is preferably a predetermined target value for the height. In some situations, for example in heavy seas, it may be that the target value is not reached or is only reached for a very short time with the aid of the drive or by changing the height of the float relative to the float. However, in the case of a large deviation from the target value, it can often be sufficient if the distance from the target value is greatly reduced without the target value being reached.
  • a setpoint value within the scope of the present invention therefore also includes a corresponding setpoint interval.
  • the process is preferably carried out continuously. It can be considered that a cycle comprising recording the height, target / actual comparison and changing the height runs very quickly, for example to compensate for the effects of heavy and irregular swell.
  • a cycle comprising recording the height, target / actual comparison and changing the height runs very quickly, for example to compensate for the effects of heavy and irregular swell.
  • quickly responding vertically acting drives or quickly displaceable or movable buoyancy bodies can be used.
  • the float can of course comprise two, three, four or more vertically acting drives or alternatively two, four or more floats or be connected to such.
  • Analog can of course be the height of two, three, four or more points can be recorded and compared with a target value.
  • the number of drives or floats does not have to correspond to the number of points.
  • two or more vertically acting drives or floats can be used to change the height of only one point.
  • a single vertically acting drive or buoyancy body can be used to change the height of several points.
  • the altitude can be recorded with the aid of a satellite-supported position determination system. Other possibilities for recording the height are conceivable.
  • the surface usually does not have a uniform height due to its physical nature and / or the nature of the floating body. If, for example, it is a loading station in the form of a swimming platform, structures attached to the platform, such as cranes and the like, are at a different height than, for example, the level on which such cranes are attached. Therefore, the height is usually determined by one, preferably several, points on the surface. A determination of the height of “the surface” as a whole is naturally not possible in the above-described case because the above-described surface does not have a uniform height. Instead, we determine the height of at least one point that lies in this surface.
  • the change in the height of the surface can also take place while taking data from another sensor into account.
  • This can be, for example, a camera, a motion sensor, a Acting position sensor or an acceleration sensor.
  • the camera can capture water movements, for example wave movements.
  • additional sensor It can also be thought of using more than one additional sensor. If several additional sensors are used, these can be of the same type or of different types. On the one hand, several motion sensors can be used, for example. On the other hand, for example, at least one motion sensor and at least one position sensor can be used.
  • the number and position or location of the vertically acting drives or floats, the control unit and the receiving devices can be adapted to the size, design and requirements of the float.
  • the present invention also comprises a floating body described below and a system described below comprising such a floating body.
  • a floating body described below and a system described below comprising such a floating body.
  • Features that have been described in connection with the method can also be used in connection with the float and / or the system and vice versa.
  • a floating body according to the invention comprises a surface or is connected to such a surface. Furthermore, the floating body comprises a vertically acting drive or a buoyancy body whose height is variable in relation to the floating body for changing the height of the surface. The height of the surface can therefore be changed by the at least one vertically acting drive or by changing the height of the float relative to the float.
  • a system in addition to the floating body, a system according to the invention comprises a device for determining the height and a control device.
  • the control device is available with the device for height determination and the vertically acting drive or with at least one device Change in the height of the float relative to the float in connection.
  • the device for determining height can be, for example, a receiving unit which receives data from a satellite-supported system for determining position. These data contain the information already described about the height of the at least one point located on the surface.
  • the control device can essentially consist of a data processing unit which receives the information from the device for height determination, compares it with the setpoint values, and controls the drives or the devices for changing the height of the buoyancy bodies accordingly.
  • the system can furthermore comprise a sensor which supplies the control device with data which are taken into account when controlling the vertically acting drive or the devices for changing the height of the buoyancy bodies.
  • the floating body can comprise the vertically acting drive or be connected to it.
  • the floating body can encompass the buoyancy body or be connected to it.
  • the float comprises the device for changing the height of the float if it comprises such a float.
  • the control device and the device for determining the height can also be located on or on the floating body or be connected to it. Alternatively, they can be in a different location.
  • the altitude data can, for example, be transmitted wirelessly from the device for determining the altitude to the control device.
  • the control data can, for example, wirelessly from the Control device are transmitted to the at least one vertically acting drive or to the at least one device for changing the height of the buoyancy bodies.
  • the device for determining the height is preferably a receiving device for such satellite data.
  • This receiving device is preferably installed precisely at the point on the surface whose height is to be determined and changed. The same naturally also applies if two or more points and thus receiving devices are present. However, it can also be thought that the receiving device is not installed exactly at the point described above, so that the height of the point is determined indirectly.
  • satellite-supported systems for position determination can be used to determine not only the lateral position of the receiver of the satellite signals, but also its height.
  • the accuracy of such a height determination - or in general a three-dimensional position determination - is in the centimeter range.
  • the position data relating to the lateral (ie horizontal) position of the receiver can of course also be used, for example to correct the horizontal position of the float.
  • the floating body can comprise horizontally acting drives. Detecting, comparing with a target value for the (horizontal) position and adapting or changing the horizontal position in the direction of the target value can take place in exactly the same way as already described for the vertical position (height).
  • FIGS. 1 to 3 and 5 different embodiments of floating bodies 1 in the form of pontoons
  • Figures 4, 6 and 8 different embodiments of floating bodies 1 in the form of a tunnel
  • Figure 7 an embodiment of a floating body 1 in the form of a bridge.
  • a floating body 1 according to an embodiment of the present invention is shown in a schematic side view.
  • the floating body 1 is located partially above a water surface 3.
  • the floating body 1 comprises vertically acting drives 8 with rotors 12. Furthermore, the sea bed 11 and an effective direction 9 of vertical forces are indicated. A point 10 is also shown.
  • the floating body 1 in FIG. 2 is mounted on one side on the mainland 13.
  • the floating body 1 in FIG. 3 is anchored to the sea bed 11 via an anchor chain 2. Furthermore, it comprises receiving devices 4 above the points 10 and a control device 6. Furthermore, satellites 14 are shown.
  • the floating body 1 according to FIG. 3 also includes another one Sensor 7. This can, for example, be a camera for observing water movement and swell.
  • the floating body 1 according to FIGS. 1 and 3 can be a work platform, for example a reloading station, a platform for accommodating a power plant, etc.
  • the floating body 1 according to FIG. 2 can, for example, be a web.
  • the floating body 1 according to FIGS. 1 to 3 is formed in the form of a pontoon
  • the floating body 1 according to FIG. 4 is formed in the form of a tunnel for vehicle traffic.
  • the vehicles 16 in the tunnel tubes 15 can be clearly seen.
  • a density of the floating body 1 in FIG. 4 is expediently chosen such that the floating body 1 floats below the surface of the water 3 in the desired fleas.
  • the floats 1 according to FIGS. 5 and 6 do not include drives 8, but floats 17.
  • the floating bodies 1 according to FIGS. 7 and 8 again comprise drives 8 which, however, are not equipped with rotors 12 and are arranged below the water surface 3, but can change the fleas or length of supports 20 or connecting elements 22.
  • the connecting elements 22 in FIG. 6 ensure a rigid connection between the pontoon 19 and the tunnel tubes 15.
  • the floating body 1 according to FIG. 5 is designed as a pontoon 19 on which a wind power plant 18 is mounted.
  • the points 10, receiving devices 4 and the control device 6 are also shown.
  • the floating body 1 according to FIG. 6 also comprises a pontoon 19. Below the pontoon 19, tunnel tubes 15 are attached via connecting elements 22.
  • the floating body 1 according to FIG. 7 comprises a pontoon 19 on which a roadway 21 is arranged with the aid of supports 20. The roadway 21 forms a bridge together with the supports 20.
  • the float 1 according to FIG. 8 differs from that according to FIG. 6 in that instead of floats 17 there are drives 8, and furthermore in that the distance between the tunnel tubes 15 and the pontoon or the length of the connecting elements 22 with the aid of the drives 8 is changeable.
  • the fleas of the floating body 1 can change as a result of the sea or other water movements. On the one hand, this can be the occurrence of flood and low water (ebb and flow), as a result of which a rather slow flea change of the floating body 1 occurs over time. In the case of swell, for example, but also in the course of time, these can be violent movements, i.e. movements that occur over a short period of time with a large amplitude or large extent.
  • the floating body 1 can move, depending on a type of water movement, its shape, other conditions and its anchoring, on the one hand essentially parallel to the sea bed 11 along the indicated arrow direction 9. On the other hand, the floating body 1 can also be brought into an inclined position with respect to the sea bed 11 if one side of the floating body 1 changes its fleas to a greater or lesser extent than the other side.
  • the change in height of the floating body 1 can also be caused by internal influences.
  • the height of the floating body 1 can change due to loading, in particular due to the application of weight or a changing load distribution. This change in height due to stress can again occur uniformly or one-sided. In FIGS. 4, 6 and 8, loading is likely to occur on one side, since the tunnel tube 15 shown on the left is loaded with more vehicles 16 than the tunnel tube 15 shown on the right; A corresponding effect should occur in FIG. 7 if more vehicles 16 are driving on one side of the roadway 21 than on the opposite side.
  • a change in height of the floating body 1 or at least one point 10 at or on the floating body 1 is undesirable in most cases.
  • changes in height limit the functionality of walkways, tunnels, work platforms, etc.
  • a sudden non-horizontal arrangement of a roadway is of course particularly dangerous for the vehicles driving on it.
  • the device and the method according to the present invention actively counteract the external and internal influences. This reduces or even eliminates movements of the floating body 1, so that people and objects on the floating body 1 feel "as if they were on solid ground".
  • the device and the method are suitable, on the one hand, to compensate for rapidly occurring changes in height such as, for example, in heavy seas (and thus movements of the floating body 1).
  • the device and the method according to the present invention can also compensate for height changes that occur very slowly, which occur, for example, at ebb and flow. The last-mentioned changes in height are usually not referred to as “movement” of the floating body 1.
  • floating bodies like the one according to FIG. 5 will be mainly exposed to wind power, with most of the other floating bodies 1, in particular those with substructures projecting far towards the seabed 11 according to FIGS .
  • the floating body comprises several receiving devices 4 which communicate with satellites 14 of a satellite-supported system for determining position 5. This communication is indicated by dashed lines. If one of the receiving devices 4 receives the information via the system 5 that the point 10 lying next to or below it has changed its height (essentially along the direction 9), this information is transmitted to the control device 6, which in turn controls at least one of the drives 8 in order to change the height of the point 10 based on the ascertained actual height value in the direction of a predetermined setpoint value.
  • the control device 6 can of course also control the buoyancy bodies 17 according to FIGS. 5 and 6 or devices (not shown) for changing the height of the buoyancy bodies 17 in a corresponding manner.
  • position-determining devices 23 are provided which operate under water.
  • the target / actual compensation described above or a corresponding adjustment of the actual value to the target value can also be carried out with the buoyancy bodies 17 according to FIGS. 5 and 6 instead of with drives 8 according to FIGS.
  • at least one of the buoyancy bodies 17 is displaced in the vertical direction, indicated by corresponding arrows on the buoyancy bodies 17, relative to the pontoon 19 or moved up or down on its side.
  • devices for changing the height of the buoyancy bodies 17 can be provided. This changes the position of the pontoon 19 in the water in order to approximate the height of the point 10 to the desired value.
  • any change in the position of the pontoon 19 necessarily also results in a corresponding change in the position of the tunnel tubes 15.
  • drives 8 can also be used which change the height of the roadway 21 or the tunnel tubes 15 relative to the pontoon 19.
  • the height or length of the supports 20 or the connecting elements 22, which determine the distance between the tunnel tube 15 or the roadway 21 and the pontoon 19 and the relative position or inclination of the planes of the tunnel tube 15 or determine roadway 21 and pontoon 19, can be set individually.
  • At least one support 20 or at least one connecting element 22 can be adjusted by means of the drive 8 assigned to it so that the tunnel tubes 15 or the roadway 21 is again aligned essentially horizontally.
  • a level in which the tunnel tubes 15 or the roadway 21 lie, and a level, in which the pontoon 19 lies, after this adaptation or change in length of the connecting elements 22 no longer be aligned in parallel.
  • the height of the at least one point 10 can be determined directly with the aid of the receiving device 4.
  • the height of the at least one point 10 is indirectly determined, since the points 10 of the surface are arranged below the water surface 3, while the receiving devices 4 are arranged above the water surface 3.
  • the control device 6 therefore preferably has information about the height of the receiving devices 4 and the length of the connecting elements 22 or the distances between tunnel tubes 15 and pontoon 19 at the time of the height measurement with the aid of the receiving devices 4. Indirectly, the amount of point 10 can be inferred directly with the aid of the two aforementioned pieces of information.
  • FIGS. 1 to 4 A comparison of FIGS. 1 to 4 on the one hand and FIGS. 7 and 8 on the other hand immediately shows that the drives 8 within the scope of the present invention can be designed according to at least two basic operating principles:
  • the drive 8 are in the operating position below the water surface 3 and can raise or lower the floating body 1 in the vertical direction 9, usually selectively on one side, in order to move it into to bring a horizontal position.
  • the floating body 1 is designed as a pontoon 19 does not matter here, see FIG. 4.
  • a surface of the floating body 1 is to be aligned horizontally, with the points 10 lying on this surface.
  • the drives 8 are provided on a floating body 1 preferably comprising a pontoon 19 in such a way that the distance and the inclination between tunnel tubes 15 or roadway 21 on the one hand and pontoon 19 on the other hand are set can.
  • a height or length adjustment of the connecting elements 22 or supports 20 is indicated by corresponding double arrows next to the drives in FIGS.
  • the surfaces to be aligned lie on or under the tunnel tube 15 or the roadway 21 and not on the pontoon 19.
  • the points 10 of the surface which can be adjusted with regard to height and position or inclination (eg with regard to their position relative to the horizontal plane) , in the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 7 coincide with the locations of the receiving devices 4.
  • the points 10 to be set and the receiving devices 4 are at the same location.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 8 differs from this because the surface to be set is not the surface of the pontoon 19 protruding furthest out of the water, but the surface of the tunnel tubes 15.
  • the points 10 to be detected are “points on or on the floating body 1”, the height of which, however, can only be determined using the respectively prevailing length of the connecting elements 22.
  • the floating bodies 1 in all exemplary embodiments can be different in terms of dimensions, size, weight and design be designed. These floating bodies 1 can float or float at different heights on, partially above and below the water surface 3.
  • the floating bodies 1 of all the exemplary embodiments can be equipped with receiving devices 4 and control devices 6.
  • FIGS. 1 to 8 the “balanced” state is shown in FIGS. 1 to 8, in which the floating body is in the desired position at the desired height.
  • FIG. 3 it should be noted that at least three, mostly at least four, satellites 14 are usually used for a position determination. However, like the other drawings, FIG. 3 is only schematic.
  • FIGS. 5 to 8 it should be mentioned that the components 5, 14 for height detection shown in FIG. 3 have not been shown for the sake of clarity.
  • the points 10 and receiving devices 4 can also be arranged below the water surface 3 on the tunnel tubes 15 in addition or as an alternative to the points 10 and receiving devices 4 shown, as shown in FIG is.
  • Corresponding position determination devices 23 can also be present.
  • FIGS. 7 and 8 can be generalized. Instead of a roadway 21 or tunnel tubes 15 can any platform that can be changed in height and position with respect to the pontoon 19 can be used accordingly.
  • control device 6 takes into account or processes real-time models.
  • a regulating device can also be thought of in all of the embodiments.
  • All exemplary embodiments can comprise one, two or more than two drives 8 or, accordingly, one, two or more than two buoyancy bodies 17.
  • each drive 8 or buoyancy body 17 can preferably be controlled separately.
  • the position and height of the surface can be influenced in a targeted manner in order, for example, to keep a bridge or a tunnel always horizontal so as not to endanger the vehicles driving on it.
  • a single drive 8 or several or all drives 8 can be replaced by buoyancy bodies 17 and vice versa.

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Abstract

The invention relates to a floating body (1) that is characterized by having a vertically acting drive (8) for changing its height.

Description

Schwimmkörper und Verfahren zur Stabilisierung eines Schwimmkörpers Float and method for stabilizing a float
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft einen Schwimmkörper und ein Verfahren zu seiner Stabilisierung nach den unabhängigen Ansprüchen. The invention relates to a floating body and a method for its stabilization according to the independent claims.
Stand der Technik State of the art
Schwimmkörper sind bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung bekannt und gebräuchlich. Floats are already known and used in a wide variety of shapes and designs.
Die US 2 889 795 A beschreibt zum Beispiel eine schwimmende Plattform bei der ein Kompressor Druckluft produziert. Diese presst durch Öffnen und Schliessen von Ventilen Flüssigkeit in oder aus Teilen von Auftriebskörpern, wodurch sich deren Auftrieb ändert und dadurch Wellen-Bewegungen ausgeglichen werden können. No. 2,889,795 A describes, for example, a floating platform in which a compressor produces compressed air. By opening and closing valves, this presses liquid into or out of parts of buoyancy bodies, which changes their buoyancy and thereby compensates for wave movements.
Die CN 105974927 A beschreibt einen Ponton in Form einer auf der Wasseroberfläche schwimmenden Energiegewinnungs-Anlage. Die Anlage ist nicht verankert. Ihre Position wird mittels einer Kombination aus GPS, Steuereinheit und Motor angepasst, wenn es zu horizontalen Verschiebungen durch Wind und Wellen kommt. Somit wird eine Halte-Position des Pontons auf der Wasseroberfläche erreicht. CN 105974927 A describes a pontoon in the form of an energy generation system floating on the surface of the water. The facility is not anchored. Your position is adjusted using a combination of GPS, control unit and motor if there are horizontal shifts due to wind and waves. A holding position of the pontoon on the water surface is thus achieved.
Die WO 2008 101 512 A1 offenbart eine schwimmende Offshore-Container- Umladestation, die Bewegungen durch Wellen und Laständerungen mittels Schräglagen- und andern Sensoren erfasst und mit vertikal und horizontal verschieblichen Gegengewichten ausgleicht. Wie bei CN 105974927 A kann darüber hinaus mit Hilfe einer GPS-Positionsermittlung eine Halte-Position des Pontons auf der Wasseroberfläche erreicht werden. WO 2008 101 512 A1 discloses a floating offshore container reloading station which detects movements caused by waves and load changes by means of inclined position sensors and other sensors and compensates for them with vertically and horizontally displaceable counterweights. As with CN 105974927 A, a stop position of the pontoon on the water surface can also be achieved with the help of a GPS position determination.
Die Position der Schwimmkörper, welche in der CN 105974927 A und in der WO 2008 101 512 A1 beschrieben sind, wird mit Hilfe von Satelliten-gestützten Positionsbestimmungs-Systemen geregelt. Hierbei erfolgt allerdings ausschliesslich eine zweidimensionale Erfassung und Regelung der Position. D.h. ein Abgleich der erfassten Daten mit einer Soll-Position und eine Veränderung der erfassten Position des Schwimmkörpers erfolgt ausschliesslich lateral bzw. horizontal. The position of the floating bodies, which are described in CN 105974927 A and in WO 2008 101 512 A1, is regulated with the aid of satellite-supported position determination systems. Here, however, only a two-dimensional detection and regulation of the position takes place. This means that the recorded data is compared with a target position and the recorded position of the float is changed exclusively laterally or horizontally.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
Lösung der Aufgabe Solution of the task
Zur Lösung der Aufgabe führen die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The subjects of the independent claims lead to the solution of the problem. Advantageous refinements are described in the subclaims.
Ein erfindungsgemässes Verfahren betrifft die Stabilisierung einer Oberfläche eines Schwimmkörpers oder einer mit diesem Schwimmkörper verbundenen Oberfläche. Der Schwimmkörper umfasst zumindest vertikal wirkenden Antrieb oder zumindest einen Auftriebskörper oder ist mit einem solchen Antrieb oder Auftriebskörper verbunden. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst folgende Schritte: A method according to the invention relates to the stabilization of a surface a floating body or a surface connected to this floating body. The floating body comprises at least a vertically acting drive or at least one buoyancy body or is connected to such a drive or buoyancy body. The method according to the invention comprises the following steps:
- Erfassen der Höhe eines Punktes an oder auf dem Schwimmkörper - Detecting the height of a point on or on the float
- Abgleich der erfassten Höhe mit einem Soll-Wert - Comparison of the recorded height with a target value
- Veränderung der Höhe der Oberfläche mit Hilfe des Antriebs oder durch Veränderung der Höhe des Auftriebskörpers gegenüber dem Schwimmkörper, dergestalt, dass die Höhe des Punktes dem vorgegebenen Soll-Wert zumindest angenähert wird. - Changing the height of the surface with the help of the drive or by changing the height of the float relative to the float, such that the height of the point is at least approximated to the specified target value.
Ein Schwimmkörper im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist jeder Körper, der in Betrieb im Wasser oder auf dem Wasser schwimmt. Der Körper kann sich also im Betrieb teilweise oder grösstenteils oberhalb der Wasseroberfläche befinden. Alternativ kann der Körper sich im Betrieb auch grösstenteils oder vollständig unterhalb der Wasseroberfläche befinden. A floating body within the scope of the present invention is any body which, when in use, floats in or on the water. The body can therefore be partially or largely above the surface of the water during operation. Alternatively, the body can be largely or completely below the surface of the water during operation.
Ein Schwimmkörper im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine Schwimmplattform sein, die auch Ponton genannt wird. A floating body within the scope of the present invention can be a swimming platform, which is also called a pontoon.
Der Schwimmkörper kann, beispielsweise am Meeresgrund, über Anker, Leinen oder dergleichen befestigt sein. Ferner kann der Schwimmkörper auch über Stege, Seile, etc. am Festland befestigt sein. Alternativ kann der Schwimmkörper auch frei schwimmend ausgestaltet sein. The floating body can, for example, be attached to the sea bed via anchors, lines or the like. Furthermore, the float can also be attached to the mainland via webs, ropes, etc. Alternatively, the floating body can also be designed to float freely.
Ein Schwimmkörper gemäss der vorliegenden Erfindung dient vorwiegend der Lagerung eines Bauwerks. Hierbei kann an Arbeitsplattformen, schwimmende oder zumindest teilweise schwimmende Brücken, Bühnen, Bohrinseln, Schwimmkörper für die Aquakultur, Schutzvorrichtungen für Deiche, Wälle, Wellenbrecher, Docks, Hafenanlagen, Tunnelröhren, Stege für Personen oder Fahrzeuge und dergleichen gedacht sein. Im Allgemeinen kann an beliebige Infrastruktur- und Transportsysteme in Form von Schwimmkörpern gedacht sein. Als Bauwerke kommen insbesondere Tunnel oder Brücken für Fahrzeuge in Frage. Ein Schwimmkörper, welcher Tunnel oder Brücken trägt, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung zusammenfassend als „Fahrbahnträger“ bezeichnet. A floating body according to the present invention is primarily used to support a structure. Work platforms, floating or at least partially floating bridges, platforms, drilling rigs, floating bodies for aquaculture, protective devices for dykes, ramparts, Breakwaters, docks, port facilities, tunnels, footbridges for people or vehicles and the like. In general, any infrastructure and transport systems in the form of floating bodies can be thought of. In particular, tunnels or bridges for vehicles come into consideration as structures. A floating body that supports tunnels or bridges is referred to collectively as a “roadway girder” within the scope of the present invention.
Einem Schwimmkörper gemäss der vorliegenden Erfindung steht üblicherweise zumindest ein Freiheitsgrad der Bewegung (Translation oder Rotation) zur Verfügung, wobei sich bei Durchführung der Bewegung die Höhe zumindest eines Punktes des Schwimmkörpers ändert. A floating body according to the present invention is usually at least one degree of freedom of movement (translation or rotation) available, the height of at least one point of the floating body changing when the movement is carried out.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Schwimmkörper“ vorzugsweise keine Boote und Schiffe. Ferner umfasst der Begriff „Schwimmkörper“ vorzugsweise keine Bojen, insbesondere keine Signal-Bojen und keine Bojen zur Datenerfassung. In the context of the present invention, the term “floating body” preferably does not include boats and ships. Furthermore, the term “floating body” preferably does not include any buoys, in particular no signal buoys and no buoys for data acquisition.
Ein vertikal wirkender Antrieb im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede Einrichtung, die eine vertikale Bewegung der Oberfläche bewirken kann. A vertically acting drive in the sense of the present invention is any device that can bring about a vertical movement of the surface.
Einerseits kann an zumindest einen Antrieb gedacht sein, der nicht nur die Oberfläche, sondern den gesamten Schwimmkörper bewegt, d.h. seine Höhe verändert. Derartige Antriebe können beispielsweise den gesamten Schwimmkörper im Wasser auf- und ab bewegen. Ein solcher Antrieb kann beispielsweise eine Strömungsmaschine, beispielsweise eine Turbine oder ein Propeller sein. Beispielsweise kann der Antrieb in Form einer Schiffsschraube ausgebildet sein. Weiterhin kann an einen Wasserstrahlantrieb (Jetantrieb) gedacht sein. Weiterhin kann auch an magnetohydrodynamische Antriebe gedacht sein. Andererseits kann auch an zumindest einen Antrieb gedacht sein, der eine mit dem Schwimmkörper verbundene Oberfläche auf- und ab bewegt, wobei diese Bewegung relativ zum Schwimmkörper erfolgt. On the one hand, at least one drive can be thought of, which moves not only the surface but the entire floating body, ie changes its height. Such drives can, for example, move the entire float up and down in the water. Such a drive can be, for example, a turbo machine, for example a turbine or a propeller. For example, the drive can be designed in the form of a ship's propeller. Furthermore, a water jet drive (jet drive) can be considered. Furthermore, magnetohydrodynamic drives can also be considered. On the other hand, at least one drive can also be thought of, which moves a surface connected to the floating body up and down, this movement taking place relative to the floating body.
Ein Auftriebskörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise ein Körper, der entweder mit Luft oder einem anderen Gas(gemisch) gefüllt werden kann, oder alternativ mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit geflutet werden kann. Das Befüllen mit Luft und das Fluten mit Wasser führen zu deutlich unterschiedlichen mittleren Dichten des Auftriebskörpers und somit zu verschiedenen Auftriebskräften, welche vom Auftriebskörper auf den Schwimmkörper übertragen werden. Die mittlere Dichte der Auftriebskörper kann gemäss der vorliegenden Erfindung konstant oder veränderlich sein. Auftriebskörper mit veränderlicher mittlerer Dichte sind bekannt, wobei die mittlere Dichte beispielsweise durch zumindest teilweises Fluten mit Wasser oder durch zumindest teilweises Befüllen mit Luft verändert wird. Auftriebskörper mit konstanter mittlerer Dichte verfügen nicht über derartige Möglichkeiten. Solche Auftriebskörper sind weniger vielseitig, aber in der Regel auch stabiler, da keine Einrichtungen wie Ventile, Pumpen oder dergleichen nötig sind, um die mittlere Dichte zu verändern. A buoyancy body in the sense of the present invention is, for example, a body that can either be filled with air or another gas (mixture), or alternatively can be flooded with water or another liquid. Filling with air and flooding with water lead to significantly different mean densities of the float and thus to different buoyancy forces which are transmitted from the float to the float. According to the present invention, the mean density of the buoyancy bodies can be constant or variable. Buoyancy bodies with variable mean density are known, the mean density being changed, for example, by at least partial flooding with water or by at least partial filling with air. Floating bodies with constant average density do not have such possibilities. Such floats are less versatile, but as a rule also more stable, since no devices such as valves, pumps or the like are necessary to change the mean density.
Das besondere an den Auftriebskörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist, dass sie die Flöhe des Schwimmkörpers (und damit auch jeder mit ihm in Verbindung stehenden Oberfläche) verändern können, indem ihre Höhe relativ zum Schwimmkörper verändert wird. Der Auftriebskörper wird also am Schwimmkörper derart festgelegt, dass er seine vertikale Lage relativ zum Schwimmkörper verändern kann. Ein beliebiger Punkt auf einer Oberfläche des Schwimmkörpers wird in vertikaler Richtung absinken, wenn der zumindest eine Auftriebskörper relativ zum Schwimmkörper vertikal nach oben bewegt wird, so dass der Schwimmkörper tiefer ins Wasser eintaucht. Wird der Auftriebskörper hingegen vertikal nach unten bewegt, so wird der restliche Schwimmkörper weiter über die Wasseroberfläche herausragen. The special thing about the float in the sense of the present invention is that it can change the fleas of the float (and thus also any surface connected to it) by changing its height relative to the float. The buoyancy body is therefore fixed on the floating body in such a way that it can change its vertical position relative to the floating body. Any point on a surface of the float will sink in the vertical direction when the at least one float is moved vertically upwards relative to the float, so that the float dips deeper into the water. Becomes the float on the other hand, if it is moved vertically downwards, the remaining floating body will protrude further above the water surface.
Unter der Höhe eines Punktes wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise dessen vertikale Lage, d.h. seine Entfernung von der Erdoberfläche bzw. vom Meeresgrund in Richtung auf den Erdmittelpunkt hin verstanden. In the context of the present invention, the height of a point is preferably understood to mean its vertical position, i.e. its distance from the earth's surface or from the seabed in the direction of the center of the earth.
Der Punkt ist vorzugsweise ein kleiner Flächenabschnitt der Oberfläche mit einer Fläche von beispielsweise wenigen Quadratzentimetern oder von wenigen Quadratmetern oder sogar nur von wenigen Quadratmillimetern. The point is preferably a small area section of the surface with an area of, for example, a few square centimeters or a few square meters or even only a few square millimeters.
Der Soll-Wert ist vorzugsweise ein vorgegebener Soll-Wert für die Höhe. In manchen Situationen, beispielsweise bei starkem Seegang, kann es sein, dass der Soll-Wert mit Hilfe des Antriebs oder durch Veränderung der Höhe des Auftriebskörpers relativ zum Schwimmkörper nicht oder nur sehr kurzzeitig erreicht wird. Allerdings kann es bei starker Abweichung vom Soll-Wert häufig auch ausreichen, wenn der Abstand zum Soll-Wert stark verkleinert wird, ohne dass der Soll-Wert erreicht wird. Von einem Soll-Wert im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein entsprechendes Soll-Intervall umfasst. The target value is preferably a predetermined target value for the height. In some situations, for example in heavy seas, it may be that the target value is not reached or is only reached for a very short time with the aid of the drive or by changing the height of the float relative to the float. However, in the case of a large deviation from the target value, it can often be sufficient if the distance from the target value is greatly reduced without the target value being reached. A setpoint value within the scope of the present invention therefore also includes a corresponding setpoint interval.
Das Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. Es kann daran gedacht sein, dass ein Zyklus umfassend Erfassen der Höhe, Soll-Ist-Abgleich und Änderung der Höhe sehr schnell abläuft, um beispielsweise die Auswirkung von starkem und unregelmässigem Seegang auszugleichen. Vorteilhafterweise können hierbei schnell ansprechende vertikal wirkende Antriebe oder schnell verfahrbare oder bewegbare Auftriebskörper zum Einsatz kommen. The process is preferably carried out continuously. It can be considered that a cycle comprising recording the height, target / actual comparison and changing the height runs very quickly, for example to compensate for the effects of heavy and irregular swell. Advantageously, quickly responding vertically acting drives or quickly displaceable or movable buoyancy bodies can be used.
Der Schwimmkörper kann natürlich zwei, drei, vier oder mehr vertikal wirkende Antriebe oder alternativ zwei, der, vier oder mehr Auftriebskörper umfassen oder mit solchen verbunden sein. Analog kann natürlich die Höhe von zwei, drei, vier oder mehr Punkten erfasst und mit einem Soll-Wert abgeglichen werden. Die Anzahl der Antriebe oder Auftriebskörper muss hierbei nicht mit der Anzahl der Punkte korrespondieren. So können beispielsweise zwei oder mehr vertikal wirkende Antriebe oder Auftriebskörper dazu dienen, die Höhe nur eines Punktes zu verändern. Entsprechend kann ein einziger vertikal wirkender Antrieb oder Auftriebskörper dazu dienen, die Höhe mehrerer Punkte zu verändern. The float can of course comprise two, three, four or more vertically acting drives or alternatively two, four or more floats or be connected to such. Analog can of course be the height of two, three, four or more points can be recorded and compared with a target value. The number of drives or floats does not have to correspond to the number of points. For example, two or more vertically acting drives or floats can be used to change the height of only one point. Correspondingly, a single vertically acting drive or buoyancy body can be used to change the height of several points.
Das Erfassen der Höhe kann mit Hilfe eines Satelliten-gestützten Positionsbestimmungs-System erfolgen. Andere Möglichkeiten für die Erfassung der Höhe sind denkbar. The altitude can be recorded with the aid of a satellite-supported position determination system. Other possibilities for recording the height are conceivable.
Üblicherweise hat die Oberfläche aufgrund ihrer körperlichen Beschaffenheit und/oder der Beschaffenheit des Schwimmkörpers keine einheitliche Höhe. Handelt es sich zum Beispiel um eine Verladestation in Form einer Schwimmplattform, so liegen auf der Plattform befestigte Bauten wie Kräne und dergleichen in einer anderen Höhe als beispielsweise die Ebene, auf welcher derartige Kräne befestigt sind. Daher wird üblicherweise die Höhe von einem, bevorzugt von mehreren, Punkten der Oberfläche bestimmt. Eine Bestimmung der Höhe „der Oberfläche“ insgesamt ist im vorbeschriebenen Fall naturgemäss nicht möglich, weil die vorbeschriebene Oberfläche keine uniforme Höhe hat. Stattdessen wir die Höhe zumindest eines Punktes bestimmt, welcher in dieser Oberfläche liegt. The surface usually does not have a uniform height due to its physical nature and / or the nature of the floating body. If, for example, it is a loading station in the form of a swimming platform, structures attached to the platform, such as cranes and the like, are at a different height than, for example, the level on which such cranes are attached. Therefore, the height is usually determined by one, preferably several, points on the surface. A determination of the height of “the surface” as a whole is naturally not possible in the above-described case because the above-described surface does not have a uniform height. Instead, we determine the height of at least one point that lies in this surface.
Eine zuverlässige Regelung jeder denkbaren Höhenabweichung der Oberfläche, welche auch jede denkbare Schräglage umfasst, ist am besten möglich, wenn die Höhe von zumindest drei Punkten geregelt wird, die nicht auf einer einzigen Gerade liegen. Reliable regulation of every conceivable height deviation of the surface, which also includes every conceivable incline, is best possible if the height is regulated by at least three points that do not lie on a single straight line.
Die Veränderung der Höhe der Oberfläche kann zusätzlich unter Berücksichtigung von Daten eines weiteren Sensors erfolgen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen Bewegungssensor, einen Lagesensor oder einen Beschleunigungssensor handeln. Die Kamera kann Wasserbewegungen, bspw. Wellenbewegungen, erfassen. The change in the height of the surface can also take place while taking data from another sensor into account. This can be, for example, a camera, a motion sensor, a Acting position sensor or an acceleration sensor. The camera can capture water movements, for example wave movements.
Es kann hierbei auch daran gedacht sein, mehr als einen weiteren Sensor einzusetzen. Werden mehrere weitere Sensoren eingesetzt, so können diese gleichartig oder verschiedenartig sein. Einerseits können also beispielsweise mehrere Bewegungssensoren eingesetzt werden. Andererseits können beispielsweise zumindest ein Bewegungssensor und zumindest ein Lagesensor eingesetzt werden. It can also be thought of using more than one additional sensor. If several additional sensors are used, these can be of the same type or of different types. On the one hand, several motion sensors can be used, for example. On the other hand, for example, at least one motion sensor and at least one position sensor can be used.
Im Allgemeinen ist zu beachten, dass Anzahl und Lage bzw. Anbringungsort der vertikal wirkenden Antriebe oder Auftriebskörper, der Steuerungseinheit sowie der Empfangs-Einrichtungen an Grösse, Bauart und Anforderungen des Schwimmkörpers angepasst werden kann. In general, it should be noted that the number and position or location of the vertically acting drives or floats, the control unit and the receiving devices can be adapted to the size, design and requirements of the float.
Neben dem vorstehend beschriebenen Verfahren umfasst die vorliegende Erfindung auch einen nachstehend beschriebenen Schwimmkörper und ein nachstehend beschriebenes System umfassend einen solchen Schwimmkörper. Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, können auch im Zusammenhang mit dem Schwimmkörper und/oder dem System zum Einsatz kommen und umgekehrt. In addition to the method described above, the present invention also comprises a floating body described below and a system described below comprising such a floating body. Features that have been described in connection with the method can also be used in connection with the float and / or the system and vice versa.
Ein erfindungsgemässer Schwimmkörper umfasst eine Oberfläche oder ist mit einer solchen Oberfläche verbunden. Ferner umfasst der Schwimmkörper einen vertikal wirkenden Antrieb oder einen gegenüber dem Schwimmkörper in seiner Höhe veränderlichen Auftriebskörper zur Veränderung einer Höhe der Oberfläche. Die Höhe der Oberfläche kann also durch den zumindest einen vertikal wirkenden Antrieb oder durch Veränderung der Höhe des Auftriebskörpers relativ zum Schwimmkörper verändert werden. A floating body according to the invention comprises a surface or is connected to such a surface. Furthermore, the floating body comprises a vertically acting drive or a buoyancy body whose height is variable in relation to the floating body for changing the height of the surface. The height of the surface can therefore be changed by the at least one vertically acting drive or by changing the height of the float relative to the float.
Ein erfindungsgemässes System umfasst neben dem Schwimmkörper eine Einrichtung zur Höhenbestimmung und eine Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung steht mit der Einrichtung zur Höhenbestimmung und dem vertikal wirkenden Antrieb oder mit einer zumindest einer Einrichtung zur Veränderung der Höhe des Auftriebskörpers relativ zum Schwimmkörper in Verbindung. In addition to the floating body, a system according to the invention comprises a device for determining the height and a control device. The control device is available with the device for height determination and the vertically acting drive or with at least one device Change in the height of the float relative to the float in connection.
Die Einrichtung zur Höhenbestimmung kann beispielsweise eine Empfangseinheit sein, welche Daten eines Satelliten-gestützten Systems zur Positionsbestimmung empfängt. Diese Daten enthalten die bereits beschriebenen Informationen über die Höhe des zumindest einen auf der Oberfläche befindlichen Punktes. The device for determining height can be, for example, a receiving unit which receives data from a satellite-supported system for determining position. These data contain the information already described about the height of the at least one point located on the surface.
Die Steuerungseinrichtung kann im Wesentlichen aus einer Datenverarbeitungseinheit bestehen, welche die Informationen von der Einrichtung zur Höhenbestimmung erhält, einen Abgleich mit den Soll-Werten durchführt, und die Antriebe oder die Einrichtungen zur Veränderung der Höhe der Auftriebskörper entsprechend ansteuert. The control device can essentially consist of a data processing unit which receives the information from the device for height determination, compares it with the setpoint values, and controls the drives or the devices for changing the height of the buoyancy bodies accordingly.
Das System kann ferner einen Sensor umfassen, welcher die Steuerungseinrichtung mit Daten versorgt, welche bei der Ansteuerung des vertikal wirkenden Antriebs oder der Einrichtungen zur Veränderung der Höhe der Auftriebskörper beachtet werden. The system can furthermore comprise a sensor which supplies the control device with data which are taken into account when controlling the vertically acting drive or the devices for changing the height of the buoyancy bodies.
Der Schwimmkörper kann den vertikal wirkenden Antrieb umfassen oder mit ihm verbunden sein. Entsprechend kann der Schwimmkörper den Auftriebskörper umfassen oder mit ihm verbunden sein. In der Regel umfasst der Schwimmkörper die Einrichtung zur Veränderung der Höhe des Auftriebskörpers, falls er einen solchen Auftriebskörper umfasst. The floating body can comprise the vertically acting drive or be connected to it. Correspondingly, the floating body can encompass the buoyancy body or be connected to it. As a rule, the float comprises the device for changing the height of the float if it comprises such a float.
Die Steuerungseinrichtung und die Einrichtung zur Höhenbestimmung können sich ebenfalls an oder auf dem Schwimmkörper befinden oder mit diesem verbunden sein. Alternativ können sie sich an einem anderen Ort befinden. Die Höhen-Daten können beispielsweise drahtlos von der Einrichtung zur Höhenbestimmung an die Steuerungseinrichtung übertragen werden. Die Steuerungs-Daten können beispielsweise drahtlos von der Steuerungseinrichtung an den zumindest einen vertikal wirkenden Antrieb oder an die zumindest eine Einrichtung zur Veränderung der Höhe der Auftriebskörper übertragen werden. The control device and the device for determining the height can also be located on or on the floating body or be connected to it. Alternatively, they can be in a different location. The altitude data can, for example, be transmitted wirelessly from the device for determining the altitude to the control device. The control data can, for example, wirelessly from the Control device are transmitted to the at least one vertically acting drive or to the at least one device for changing the height of the buoyancy bodies.
Erfolgt die Höhen-Bestimmung des zumindest einen Punktes der Oberfläche mit Hilfe eines Satelliten-gestützten Systems zur Positionsbestimmung (z.B. Galileo, GPS, etc.), so handelt es sich bei der Einrichtung zur Höhenbestimmung vorzugsweise um eine Empfangs-Einrichtung derartiger Satelliten-Daten. Diese Empfangseinrichtung ist vorzugsweise genau an dem Punkt auf der Oberfläche installiert, dessen Höhe bestimmt und verändert werden soll. Analoges gilt natürlich auch, wenn zwei oder mehr Punkte und somit Empfangs-Einrichtungen vorhanden sind. Es kann jedoch auch daran gedacht sein, dass die Empfangseinrichtung nicht genau an dem oben beschriebenen Punkt installiert ist, so dass die Höhe des Punktes indirekt bestimmt wird. If the height of the at least one point on the surface is determined with the aid of a satellite-supported system for determining the position (e.g. Galileo, GPS, etc.), the device for determining the height is preferably a receiving device for such satellite data. This receiving device is preferably installed precisely at the point on the surface whose height is to be determined and changed. The same naturally also applies if two or more points and thus receiving devices are present. However, it can also be thought that the receiving device is not installed exactly at the point described above, so that the height of the point is determined indirectly.
Bekanntermassen lässt sich über Satelliten-gestützte Systeme zur Positionsbestimmung nicht nur die laterale Position des Empfängers der Satelliten-Signale bestimmen, sondern auch dessen Höhe. Die Genauigkeit einer solchen Höhenbestimmung - bzw. im Allgemeinen einer dreidimensionalen Positionsbestimmung - liegt im Zentimeter-Bereich. Während im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Höhen-Daten bzw. Höhen-Informationen ausschlaggebend sind, können selbstverständlich auch die Positionsdaten betreffend die laterale (d.h. horizontale) Position des Empfängers verwendet werden, beispielsweise, um die horizontale Position des Schwimmkörpers zu korrigieren. Hierzu kann der Schwimmkörper horizontal wirkende Antriebe umfassen. Erfassen, Abgleichen mit einem Soll-Wert für die (horizontale) Position und Anpassung bzw. Veränderung der horizontalen Position in Richtung auf den Soll-Wert kann genauso erfolgen, wie für die vertikale Position (Höhe) bereits beschrieben. Figurenbeschreibung As is known, satellite-supported systems for position determination can be used to determine not only the lateral position of the receiver of the satellite signals, but also its height. The accuracy of such a height determination - or in general a three-dimensional position determination - is in the centimeter range. While the height data or height information is decisive in the context of the present invention, the position data relating to the lateral (ie horizontal) position of the receiver can of course also be used, for example to correct the horizontal position of the float. For this purpose, the floating body can comprise horizontally acting drives. Detecting, comparing with a target value for the (horizontal) position and adapting or changing the horizontal position in the direction of the target value can take place in exactly the same way as already described for the vertical position (height). Figure description
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in: den Figuren 1 bis 3 und 5 verschiedene Ausführungsformen von Schwimmkörpern 1 in Form von Pontons; den Figuren 4, 6 und 8 verschiedene Ausführungsformen von Schwimmkörpern 1 in Form eines Tunnels und in Figur 7 eine Ausführungsform eines Schwimmkörpers 1 in Form einer Brücke. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawings; these show in: FIGS. 1 to 3 and 5 different embodiments of floating bodies 1 in the form of pontoons; Figures 4, 6 and 8 different embodiments of floating bodies 1 in the form of a tunnel and in Figure 7 an embodiment of a floating body 1 in the form of a bridge.
Ausführungsbeispiele Embodiments
In Figur 1 ist ein Schwimmkörper 1 gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in schematischer Seitenansicht dargestellt. Der Schwimmkörper 1 befindet sich teilweise oberhalb einer Wasseroberfläche 3. Der Schwimmkörper 1 umfasst vertikal wirkende Antriebe 8 mit Rotoren 12. Ferner sind der Meeresgrund 11 und eine Wirkrichtung 9 von Vertikalkräften angegeben. Ferner ist ein Punkt 10 dargestellt. In Figure 1, a floating body 1 according to an embodiment of the present invention is shown in a schematic side view. The floating body 1 is located partially above a water surface 3. The floating body 1 comprises vertically acting drives 8 with rotors 12. Furthermore, the sea bed 11 and an effective direction 9 of vertical forces are indicated. A point 10 is also shown.
Der Schwimmkörper 1 in Figur 2 ist einseitig am Festland 13 gelagert. The floating body 1 in FIG. 2 is mounted on one side on the mainland 13.
Der Schwimmkörper 1 in Figur 3 ist über eine Ankerkette 2 am Meeresgrund 11 verankert. Ferner umfasst er Empfangs-Einrichtungen 4 oberhalb der Punkte 10 und eine Steuerungs-Einrichtung 6. Weiterhin sind Satelliten 14 dargestellt. Der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 3 umfasst ausserdem einen weiteren Sensor 7. Dieser kann beispielsweise eine Kamera zur Beobachtung von Wasserbewegung und Seegang sein. The floating body 1 in FIG. 3 is anchored to the sea bed 11 via an anchor chain 2. Furthermore, it comprises receiving devices 4 above the points 10 and a control device 6. Furthermore, satellites 14 are shown. The floating body 1 according to FIG. 3 also includes another one Sensor 7. This can, for example, be a camera for observing water movement and swell.
Der Schwimmkörper 1 gemäss den Figuren 1 und 3 kann eine Arbeitsplattform, bspw. eine Umladestation, eine Plattform zur Beherbergung eines Kraftwerks, etc. sein. Der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 2 kann bspw. ein Steg sein. The floating body 1 according to FIGS. 1 and 3 can be a work platform, for example a reloading station, a platform for accommodating a power plant, etc. The floating body 1 according to FIG. 2 can, for example, be a web.
Während der Schwimmkörper 1 gemäss den Figuren 1 bis 3 in Form eines Pontons gebildet ist, ist der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 4 in Form eines Tunnels für den Fahrzeugverkehr gebildet. Die Fahrzeuge 16 in den Tunnelröhren 15 sind deutlich erkennbar. Eine Dichte des Schwimmkörpers 1 in Figur 4 ist zweckmässigerweise so gewählt, dass der Schwimmkörper 1 in der gewünschten Flöhe unterhalb der Wasseroberfläche 3 schwebt. While the floating body 1 according to FIGS. 1 to 3 is formed in the form of a pontoon, the floating body 1 according to FIG. 4 is formed in the form of a tunnel for vehicle traffic. The vehicles 16 in the tunnel tubes 15 can be clearly seen. A density of the floating body 1 in FIG. 4 is expediently chosen such that the floating body 1 floats below the surface of the water 3 in the desired fleas.
Im Gegensatz zu den Schwimmkörpern 1 gemäss den Figuren 1 bis 4 umfassen die Schwimmkörper 1 gemäss den Figuren 5 und 6 keine Antriebe 8, sondern Auftriebskörper 17. In contrast to the floats 1 according to FIGS. 1 to 4, the floats 1 according to FIGS. 5 and 6 do not include drives 8, but floats 17.
Die Schwimmkörper 1 gemäss den Figuren 7 und 8 umfassen wiederum Antriebe 8, welche allerdings nicht mit Rotoren 12 ausgerüstet unterhalb der Wasseroberfläche 3 angeordnet sind, sondern die Flöhe oder Länge von Stützen 20 oder Verbindungselementen 22 verändern können. Demgegenüber sorgen die Verbindungselemente 22 in Figur 6 für eine starre Verbindung zwischen Ponton 19 und Tunnelröhren 15. The floating bodies 1 according to FIGS. 7 and 8 again comprise drives 8 which, however, are not equipped with rotors 12 and are arranged below the water surface 3, but can change the fleas or length of supports 20 or connecting elements 22. In contrast, the connecting elements 22 in FIG. 6 ensure a rigid connection between the pontoon 19 and the tunnel tubes 15.
Der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 5 ist als Ponton 19 ausgeführt, auf welchem eine Windenergie-Anlage 18 montiert ist. Die Punkte 10, Empfangs- Einrichtungen 4 und die Steuerungs-Einrichtung 6 sind ebenfalls dargestellt. The floating body 1 according to FIG. 5 is designed as a pontoon 19 on which a wind power plant 18 is mounted. The points 10, receiving devices 4 and the control device 6 are also shown.
Der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 6 umfasst ebenfalls einen Ponton 19. Unterhalb des Pontons 19 sind über Verbindungselemente 22 Tunnelröhren 15 angebracht. Der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 7 umfasst einen Ponton 19, auf welchem eine Fahrbahn 21 mit Hilfe von Stützen 20 angeordnet ist. Die Fahrbahn 21 bildet zusammen mit den Stützen 20 eine Brücke. The floating body 1 according to FIG. 6 also comprises a pontoon 19. Below the pontoon 19, tunnel tubes 15 are attached via connecting elements 22. The floating body 1 according to FIG. 7 comprises a pontoon 19 on which a roadway 21 is arranged with the aid of supports 20. The roadway 21 forms a bridge together with the supports 20.
Der Schwimmkörper 1 gemäss Figur 8 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 6 dahingehend, dass anstatt Auftriebskörpern 17 Antriebe 8 vorhanden sind, und weiterhin dadurch, dass der Abstand zwischen den Tunnelröhren 15 und dem Ponton bzw. die Länge der Verbindungselemente 22 mit Hilfe der Antriebe 8 veränderbar ist. The float 1 according to FIG. 8 differs from that according to FIG. 6 in that instead of floats 17 there are drives 8, and furthermore in that the distance between the tunnel tubes 15 and the pontoon or the length of the connecting elements 22 with the aid of the drives 8 is changeable.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 bis 8 erklären sich die Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung und des erfindungsgemässen Verfahrens folgendermassen: Referring to FIGS. 1 to 8, the mode of operation of the device according to the invention and the method according to the invention are explained as follows:
Durch Seegang oder andere Wasserbewegungen kann sich die Flöhe des Schwimmkörpers 1 ändern. Dies kann einerseits das Auftreten von Floch- und Niedrigwasser (Ebbe und Flut) sein, wodurch im Zeitverlauf eine eher langsame Flöhen-Änderung des Schwimmkörpers 1 erfolgt. Dies können, beispielsweise im Falle von Seegang, aber auch im Zeitverlauf heftige, d.h. in kurzer Zeit mit grosser Amplitude bzw. grossem Ausmass auftretende Bewegungen sein. The fleas of the floating body 1 can change as a result of the sea or other water movements. On the one hand, this can be the occurrence of flood and low water (ebb and flow), as a result of which a rather slow flea change of the floating body 1 occurs over time. In the case of swell, for example, but also in the course of time, these can be violent movements, i.e. movements that occur over a short period of time with a large amplitude or large extent.
Der Schwimmkörper 1 kann sich hierbei abhängig von einer Art der Wasserbewegung, seiner Gestalt, sonstiger Verhältnisse und seiner Verankerung einerseits im Wesentlichen parallel zum Meeresgrund 11 entlang der angedeuteten Pfeilrichtung 9 verschieben. Andererseits kann der Schwimmkörper 1 auch in eine Schräglage gegenüber dem Meeresgrund 11 gebracht werden, wenn eine Seite des Schwimmkörpers 1 ihre Flöhe in stärkerem oder geringerem Ausmass ändert als die andere Seite. The floating body 1 can move, depending on a type of water movement, its shape, other conditions and its anchoring, on the one hand essentially parallel to the sea bed 11 along the indicated arrow direction 9. On the other hand, the floating body 1 can also be brought into an inclined position with respect to the sea bed 11 if one side of the floating body 1 changes its fleas to a greater or lesser extent than the other side.
Neben der Wasserbewegung (Seegang, etc.) kann auch Wind für eine Bewegung und Höhen-Änderung des Schwimmkörpers 1 sorgen. Neben den vorgenannten externen Einflüssen kann die Höhen-Änderung des Schwimmkörpers 1 auch interne Einflüsse bewirkt werden. Beispielsweise kann die Höhe des Schwimmkörpers 1 sich durch Belastung, insbesondere durch Beaufschlagung mit Gewicht oder eine sich ändernde Lastverteilung, verändern. Diese Höhen-Änderung durch Belastung kann abermals gleichmässig oder einseitig auftreten. In den Figuren 4, 6 und 8 dürfte eine einseitige Belastung auftreten, da die links dargestellte Tunnelröhre 15 mit mehr Fahrzeugen 16 belastet wird als die rechts dargestellte Tunnelröhre 15; in Figur 7 dürfte ein entsprechender Effekt auftreten, wenn auf einer Seite der Fahrbahn 21 mehr Fahrzeuge 16 fahren als auf der gegenüberliegenden Seite. In addition to the movement of the water (swell, etc.), wind can also cause movement and change in height of the floating body 1. In addition to the aforementioned external influences, the change in height of the floating body 1 can also be caused by internal influences. For example, the height of the floating body 1 can change due to loading, in particular due to the application of weight or a changing load distribution. This change in height due to stress can again occur uniformly or one-sided. In FIGS. 4, 6 and 8, loading is likely to occur on one side, since the tunnel tube 15 shown on the left is loaded with more vehicles 16 than the tunnel tube 15 shown on the right; A corresponding effect should occur in FIG. 7 if more vehicles 16 are driving on one side of the roadway 21 than on the opposite side.
Eine Höhen-Änderung des Schwimmkörpers 1 bzw. zumindest eines Punktes 10 an oder auf dem Schwimmkörper 1 ist in den meisten Fällen unterwünscht. Beispielsweise wird durch solche Höhen-Änderungen die Funktionsfähigkeit von Stegen, Tunneln, Arbeitsplattformen etc. eingeschränkt. Eine plötzliche nicht-horizontale Anordnung einer Fahrbahn ist natürlich besonders gefährlich für die darauf fahrenden Fahrzeuge. A change in height of the floating body 1 or at least one point 10 at or on the floating body 1 is undesirable in most cases. For example, such changes in height limit the functionality of walkways, tunnels, work platforms, etc. A sudden non-horizontal arrangement of a roadway is of course particularly dangerous for the vehicles driving on it.
Wie nachstehend beschrieben wirken die Vorrichtung und das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung den externen und internen Einflüssen aktiv entgegen. Hierdurch werden Bewegungen des Schwimmkörpers 1 reduziert oder sogar eliminiert, so dass sich Menschen und Gegenstände auf dem Schwimmkörper 1 "wie auf festem Boden" fühlen. Die Vorrichtung und das Verfahren sind einerseits geeignet, sowohl schnell auftretende Höhen- Änderungen wie bspw. bei starkem Seegang (und somit Bewegungen des Schwimmkörpers 1) auszugleichen. Andererseits können die Vorrichtung und das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung auch sehr langsam auftretende Höhen-Änderungen ausgleichen, die bspw. bei Ebbe und Flut auftreten. Die letztgenannten Höhen-Änderungen werden üblicherweise nicht als „Bewegung“ des Schwimmkörpers 1 bezeichnet. Kommt es zu einer Höhen-Änderung des Schwimmkörpers 1 , so wird diese erfasst, indem die Höhenänderung zumindest eines Punktes 10 auf irgendeine Weise festgestellt wird. Anschliessend erfolgt ein Abgleich der erfassten Höhe mit einem Soll-Wert und ein Angleichen der Höhe an den Soll-Wert, indem die vertikal wirkenden Antriebe 8 den Schwimmkörper 1 im Wesentlichen entlang der Wirkrichtung 9 bewegen. Hierbei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung unerheblich, wie die Höhe des Punktes 10 erfasst wird. As described below, the device and the method according to the present invention actively counteract the external and internal influences. This reduces or even eliminates movements of the floating body 1, so that people and objects on the floating body 1 feel "as if they were on solid ground". The device and the method are suitable, on the one hand, to compensate for rapidly occurring changes in height such as, for example, in heavy seas (and thus movements of the floating body 1). On the other hand, the device and the method according to the present invention can also compensate for height changes that occur very slowly, which occur, for example, at ebb and flow. The last-mentioned changes in height are usually not referred to as “movement” of the floating body 1. If there is a change in height of the floating body 1, this is detected in that the change in height of at least one point 10 is determined in some way. The detected height is then compared with a target value and the height is adjusted to the target value in that the vertically acting drives 8 move the floating body 1 essentially along the effective direction 9. In the context of the present invention, it is irrelevant how the height of point 10 is detected.
Weiterhin ist es unerheblich, ob der Schwimmkörper 1 an Land (Figur 2) oder am Meeresgrund (Figuren 3 bis 8) verankert ist, oder ob er freischwimmend ist (Figur 1). Furthermore, it is irrelevant whether the floating body 1 is anchored on land (FIG. 2) or on the sea bed (FIGS. 3 to 8), or whether it is free-swimming (FIG. 1).
Im Allgemeinen ist zu beachten, dass Schwimmkörper wie derjenige nach Figur 5 vorwiegend der Windkraft ausgesetzt sein wird, wobei die meisten anderen Schwimmkörper 1 , insbesondere diejenigen mit weit in Richtung Meeresgrund 11 ragenden Unterbauten gemäss den Figuren 6 und 8 vorwiegend Wasserströmungs-Kräften ausgesetzt sein wird. In general, it should be noted that floating bodies like the one according to FIG. 5 will be mainly exposed to wind power, with most of the other floating bodies 1, in particular those with substructures projecting far towards the seabed 11 according to FIGS .
Im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 umfasst der Schwimmkörper mehrere Empfangs-Einrichtungen 4, welche mit Satelliten 14 eines Satelliten-gestützten Systems zur Positionsbestimmung 5 kommunizieren. Diese Kommunikation ist über gestrichelte Linien angedeutet. Erhält eine der Empfangs-Einrichtungen 4 über das System 5 die Information, dass der bei oder unter ihr liegende Punkt 10 seine Höhe (im Wesentlichen entlang der Richtung 9) geändert hat, so wird diese Information an die Steuerungs-Einrichtung 6 übermittelt, welche wiederum zumindest einen der Antriebe 8 ansteuert, um die Höhe des Punktes 10 ausgehend von dem festgestellten Höhen-Ist-Wert in Richtung eines vorgegebenen Soll-Werts zu verändern. Die Steuerungs-Einrichtung 6 kann in entsprechender Weise natürlich auch die Auftriebskörper 17 gemäss den Figuren 5 und 6 oder (nicht gezeigte) Einrichtungen zur Veränderung der Höhe der Auftriebskörper 17 ansteuern. In Figur 4 sind anstelle von Satelliten 14 Positionsbestimmungs-Einrichtungen 23 vorgesehen, welche unter Wasser arbeiten. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the floating body comprises several receiving devices 4 which communicate with satellites 14 of a satellite-supported system for determining position 5. This communication is indicated by dashed lines. If one of the receiving devices 4 receives the information via the system 5 that the point 10 lying next to or below it has changed its height (essentially along the direction 9), this information is transmitted to the control device 6, which in turn controls at least one of the drives 8 in order to change the height of the point 10 based on the ascertained actual height value in the direction of a predetermined setpoint value. The control device 6 can of course also control the buoyancy bodies 17 according to FIGS. 5 and 6 or devices (not shown) for changing the height of the buoyancy bodies 17 in a corresponding manner. In FIG. 4, instead of satellites 14, position-determining devices 23 are provided which operate under water.
Der vorstehend beschriebene Soll-Ist-Ausgleich bzw. eine entsprechende Angleichung des Ist-Werts an den Soll-Wert kann statt mit Antrieben 8 gemäss den Figuren 1 bis 4 auch mit den Auftriebskörpern 17 gemäss den Figuren 5 und 6 erfolgen. Nachdem eine Flöhen-Änderung zumindest eines Punkts 10 festgestellt wurde, wird zumindest einer der Auftriebskörper 17 in Vertikalrichtung, angedeutet durch entsprechende Pfeile an den Auftriebskörpern 17, gegenüber dem Ponton 19 verschoben bzw. an dessen Seite auf- oder ab-bewegt. Hierfür können (nicht gezeigte) Einrichtungen zur Veränderung der Höhe der Auftriebskörper 17 vorhanden sein. Dadurch ändert sich die Lage des Pontons 19 im Wasser, um die Höhe des Punktes 10 an den Soll-Wert anzunähern. In dem in Figur 6 dargestellten Fall mit den starren Verbindungselementen 22 bewirkt jede Änderung der Lage des Pontons 19 zwangsweise auch eine entsprechende Änderung der Lage der Tunnelröhren 15. The target / actual compensation described above or a corresponding adjustment of the actual value to the target value can also be carried out with the buoyancy bodies 17 according to FIGS. 5 and 6 instead of with drives 8 according to FIGS. After a flea change has been detected at at least one point 10, at least one of the buoyancy bodies 17 is displaced in the vertical direction, indicated by corresponding arrows on the buoyancy bodies 17, relative to the pontoon 19 or moved up or down on its side. For this purpose, devices (not shown) for changing the height of the buoyancy bodies 17 can be provided. This changes the position of the pontoon 19 in the water in order to approximate the height of the point 10 to the desired value. In the case shown in FIG. 6 with the rigid connecting elements 22, any change in the position of the pontoon 19 necessarily also results in a corresponding change in the position of the tunnel tubes 15.
Wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt, können statt Antrieben 8 mit Rotoren 12 auch Antriebe 8 verwendet werden, welche die Fahrbahn 21 oder die Tunnelröhren 15 relativ zum Ponton 19 in ihrer Höhe verändern. Bei den Schwimmkörpern 1 gemäss den Figuren 7 und 8 kann die Höhe bzw. Länge der Stützen 20 bzw. der Verbindungselemente 22, welche den Abstand zwischen Tunnelröhre 15 bzw. Fahrbahn 21 und Ponton 19 sowie die relative Lage bzw. Neigung der Ebenen von Tunnelröhre 15 bzw. Fahrbahn 21 und Ponton 19 bestimmen, einzeln eingestellt werden. Kommt es beispielsweise zu einer Schräglage des Pontons 19, welche eine Schräglage der Fahrbahn 21 bzw. der Tunnelröhren 15 nach sich zieht, kann zumindest eine Stütze 20 oder zumindest ein Verbindungselement 22 mittels des ihm zugeordneten Antriebs 8 so eingestellt werden, dass die Tunnelröhren 15 bzw. die Fahrbahn 21 wieder im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist. Üblicherweise werden eine Ebene, in welcher die Tunnelröhren 15 oder die Fahrbahn 21 liegen, und eine Ebene, in welcher der Ponton 19 liegt, nach dieser Anpassung bzw. Längenveränderung der Verbindungselemente 22 nicht mehr parallel ausgerichtet sein. As shown in FIGS. 7 and 8, instead of drives 8 with rotors 12, drives 8 can also be used which change the height of the roadway 21 or the tunnel tubes 15 relative to the pontoon 19. In the case of the floats 1 according to FIGS. 7 and 8, the height or length of the supports 20 or the connecting elements 22, which determine the distance between the tunnel tube 15 or the roadway 21 and the pontoon 19 and the relative position or inclination of the planes of the tunnel tube 15 or determine roadway 21 and pontoon 19, can be set individually. If, for example, the pontoon 19 is inclined, which results in an inclined position of the roadway 21 or the tunnel tubes 15, at least one support 20 or at least one connecting element 22 can be adjusted by means of the drive 8 assigned to it so that the tunnel tubes 15 or the roadway 21 is again aligned essentially horizontally. Usually, a level in which the tunnel tubes 15 or the roadway 21 lie, and a level, in which the pontoon 19 lies, after this adaptation or change in length of the connecting elements 22 no longer be aligned in parallel.
Hierbei ist zu beachten, dass bei einer Anordnung gemäss Figur 7 die Höhe des zumindest einen Punktes 10 mit Hilfe der Empfangs-Einrichtung 4 direkt bestimmbar ist. Demgegenüber erfolgt bei dem in Figur 8 dargestellten Fall eine indirekte Bestimmung der Höhe des zumindest einen Punktes 10, da die Punkte 10 der Oberfläche unterhalb der Wasseroberfläche 3 angeordnet sind, während die Empfangs-Einrichtungen 4 oberhalb der Wasseroberfläche 3 angeordnet sind. Vorzugsweise verfügt die Steuerungs-Einrichtung 6 in dem in Figur 8 dargestellten Fall daher Informationen über die Höhe der Empfangseinrichtungen 4 sowie die Länge der Verbindungselemente 22 bzw. die Abstände zwischen Tunnelröhren 15 und Ponton 19 zur Zeit der Höhen- Messung mit Hilfe der Empfangs-Einrichtungen 4. Indirekt kann mit Hilfe der beiden vorgenannten Informationen unmittelbar auf die Höhe der Punkte 10 geschlossen werden. It should be noted here that in an arrangement according to FIG. 7, the height of the at least one point 10 can be determined directly with the aid of the receiving device 4. In contrast, in the case shown in FIG. 8, the height of the at least one point 10 is indirectly determined, since the points 10 of the surface are arranged below the water surface 3, while the receiving devices 4 are arranged above the water surface 3. In the case shown in FIG. 8, the control device 6 therefore preferably has information about the height of the receiving devices 4 and the length of the connecting elements 22 or the distances between tunnel tubes 15 and pontoon 19 at the time of the height measurement with the aid of the receiving devices 4. Indirectly, the amount of point 10 can be inferred directly with the aid of the two aforementioned pieces of information.
Aus einem Vergleich der Figuren 1 bis 4 einerseits und der Figuren 7 und 8 andererseits geht unmittelbar hervor, dass die Antriebe 8 im Rahmen der vorliegenden Erfindung zumindest gemäss zwei grundsätzlichen Wirkprinzipien gestaltet werden können: A comparison of FIGS. 1 to 4 on the one hand and FIGS. 7 and 8 on the other hand immediately shows that the drives 8 within the scope of the present invention can be designed according to at least two basic operating principles:
Im Hinblick auf die Figuren 1 bis 4 kann einerseits daran gedacht sein, dass die Antrieb 8 sich in Betriebslage unterhalb der Wasseroberfläche 3 befinden und den Schwimmkörper 1 in Vertikalrichtung 9, in der Regel selektiv auf einer Seite, heben oder senken können, um ihn in eine horizontale Lage zu bringen. Ob die Schwimmkörper 1 als Ponton 19 ausgestaltet sind, oder nicht, spielt hierbei keine Rolle, vgl. Figur 4. Hierbei ist eine Oberfläche des Schwimmkörpers 1 horizontal auszurichten, wobei die Punkte 10 auf dieser Oberfläche liegen. Im Hinblick auf die Figuren 7 und 8 kann andererseits daran gedacht sein, dass die Antriebe 8 derart an einem vorzugsweise einen Ponton 19 umfassenden Schwimmkörper 1 vorgesehen sind, dass der Abstand und die Neigung zwischen Tunnelröhren 15 oder Fahrbahn 21 einerseits und Ponton 19 andererseits eingestellt werden kann. Eine Höhen- bzw. Längeneinstellung der Verbindungselemente 22 bzw. Stützen 20 ist durch entsprechende Doppelpfeile neben den Antrieben in den Figuren 7 und 8 angedeutet. In den Fällen gemäss den Figuren 7 und 8 liegen die auszurichtenden Oberflächen auf oder unter der Tunnelröhre 15 bzw. der Fahrbahn 21 und nicht auf dem Ponton 19. With regard to Figures 1 to 4, it can be thought on the one hand that the drive 8 are in the operating position below the water surface 3 and can raise or lower the floating body 1 in the vertical direction 9, usually selectively on one side, in order to move it into to bring a horizontal position. Whether or not the floating body 1 is designed as a pontoon 19 does not matter here, see FIG. 4. Here, a surface of the floating body 1 is to be aligned horizontally, with the points 10 lying on this surface. With regard to Figures 7 and 8, on the other hand, it can be thought that the drives 8 are provided on a floating body 1 preferably comprising a pontoon 19 in such a way that the distance and the inclination between tunnel tubes 15 or roadway 21 on the one hand and pontoon 19 on the other hand are set can. A height or length adjustment of the connecting elements 22 or supports 20 is indicated by corresponding double arrows next to the drives in FIGS. In the cases according to FIGS. 7 and 8, the surfaces to be aligned lie on or under the tunnel tube 15 or the roadway 21 and not on the pontoon 19.
Betrachtet man diejenigen Ausführungsbeispiele, welche die Empfangs- Einrichtungen 4 umfassen (Figuren 3 bis 8), so fällt unmittelbar auf, dass die Punkte 10 der Oberfläche, welche hinsichtlich Höhe und Lage bzw. Neigung (z.B. hinsichtlich ihrer Lage relativ zur Horizontalebene) einstellbar ist, bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Figuren 3 bis 7 jeweils mit den Standorten der Empfangs-Einrichtungen 4 zusammenfallen. Bei diesen Beispielen liegen also die einzustellenden Punkte 10 und die Empfangs-Einrichtungen 4 am selben Ort. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 8 weicht hiervon ab, weil die einzustellende Oberfläche nicht die am weitesten aus dem Wasser ragende Oberfläche des Pontons 19, sondern die Oberfläche der Tunnelröhren 15 ist. Schliesslich kommt es bei dem Beispiel nach Figur 8 nicht darauf an, ob der Ponton 19 horizontal liegt, sondern ob die Tunnelröhren 15 horizontal liegen. Dennoch sind auch im Beispiel nach Figur 8 die zu erfassenden Punkte 10 „Punkte an oder auf dem Schwimmkörper 1“, deren Höhe jedoch nur unter Heranziehung der jeweils herrschenden Länge der Verbindungselemente 22 ermittelt werden kann. If one considers those exemplary embodiments which comprise the receiving devices 4 (FIGS. 3 to 8), it is immediately noticeable that the points 10 of the surface, which can be adjusted with regard to height and position or inclination (eg with regard to their position relative to the horizontal plane) , in the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 7 coincide with the locations of the receiving devices 4. In these examples, the points 10 to be set and the receiving devices 4 are at the same location. The exemplary embodiment according to FIG. 8 differs from this because the surface to be set is not the surface of the pontoon 19 protruding furthest out of the water, but the surface of the tunnel tubes 15. Finally, in the example according to FIG. 8, what matters is not whether the pontoon 19 is horizontal, but whether the tunnel tubes 15 are horizontal. Nevertheless, in the example according to FIG. 8, too, the points 10 to be detected are “points on or on the floating body 1”, the height of which, however, can only be determined using the respectively prevailing length of the connecting elements 22.
Obwohl nur einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde/n, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen: Although only a few preferred exemplary embodiments of the invention have been described and illustrated, it is obvious that the person skilled in the art can add numerous modifications without departing from the spirit and scope of the invention:
Beispielsweise können die Schwimmkörper 1 in allen Ausführungsbeispielen hinsichtlich Abmessungen, Grösse, Gewicht und Gestaltung unterschiedlich gestaltet sein. Diese Schwimmkörper 1 können in verschiedenen Höhen auf, teilweise oberhalb und unterhalb der Wasseroberfläche 3 schwimmen bzw. schweben. For example, the floating bodies 1 in all exemplary embodiments can be different in terms of dimensions, size, weight and design be designed. These floating bodies 1 can float or float at different heights on, partially above and below the water surface 3.
Weiterhin können in allen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Antriebe 8 zum Einsatz kommen. Furthermore, different drives 8 can be used in all exemplary embodiments.
Die Schwimmkörper 1 aller Ausführungsbeispiele können mit Empfangs- Einrichtungen 4 und Steuerungs-Einrichtungen 6 ausgestattet sein. The floating bodies 1 of all the exemplary embodiments can be equipped with receiving devices 4 and control devices 6.
Ferner sei bemerkt, dass in den Figuren 1 bis 8 jeweils der „ausgeglichene“ Zustand gezeigt ist, in dem der Schwimmkörper sich in der gewünschten Lage auf der gewünschten Höhe befindet. It should also be noted that the “balanced” state is shown in FIGS. 1 to 8, in which the floating body is in the desired position at the desired height.
Hinsichtlich Figur 3 sei bemerkt, dass für eine Positionsbestimmung üblicherweise zumindest drei, meist zumindest vier Satelliten 14 verwendet werden. Figur 3 ist jedoch, wie auch die anderen Zeichnungen, nur schematisch. With regard to FIG. 3, it should be noted that at least three, mostly at least four, satellites 14 are usually used for a position determination. However, like the other drawings, FIG. 3 is only schematic.
Im Hinblick auf Figuren 5 bis 8 sei erwähnt, dass die in Figur 3 dargestellten Komponenten 5, 14 zur Höhen-Erfassung nur der Übersicht halber nicht dargestellt wurden. With regard to FIGS. 5 to 8, it should be mentioned that the components 5, 14 for height detection shown in FIG. 3 have not been shown for the sake of clarity.
Ferner sei im Hinblick auf Figur 6 erwähnt, dass die Punkte 10 und Empfangs- Einrichtungen 4 zusätzlich oder alternativ zu den dargestellten Punkten 10 und Empfangs-Einrichtungen 4 auch unterhalb der Wasseroberfläche 3 auf den Tunnelröhren 15 angeordnet sein können, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Entsprechende Positionsbestimmungs-Einrichtungen 23 können ebenfalls vorhanden sein. Furthermore, it should be mentioned with regard to FIG. 6 that the points 10 and receiving devices 4 can also be arranged below the water surface 3 on the tunnel tubes 15 in addition or as an alternative to the points 10 and receiving devices 4 shown, as shown in FIG is. Corresponding position determination devices 23 can also be present.
Die in den Figuren 7 und 8 dargestellten Anwendungs-Fälle können verallgemeinert werden. Anstelle einer Fahrbahn 21 oder Tunnelröhren 15 kann jede beliebige Plattform, welche gegenüber dem Ponton 19 in ihrer Höhe und Lage verändert werden kann, entsprechend genutzt werden. The application cases shown in FIGS. 7 and 8 can be generalized. Instead of a roadway 21 or tunnel tubes 15 can any platform that can be changed in height and position with respect to the pontoon 19 can be used accordingly.
Bei sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann daran gedacht sein, zusätzliche Gewichts-Sensoren vorzusehen. Dies gilt natürlich insbesondere, wenn der Schwimmkörper 1 als Fahrbahnträger ausgebildet ist, da solche Schwimmkörper 1 erheblichen Lastwechseln ausgesetzt sind. In all embodiments of the present invention, it can be envisaged to provide additional weight sensors. This is of course particularly true if the floating body 1 is designed as a roadway girder, since such floating bodies 1 are exposed to considerable load changes.
Bei sämtlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ferner daran gedacht sein, dass die Steuerungs-Einrichtung 6 Echtzeit-Modelle beachtet bzw. verarbeitet. In all embodiments of the present invention, it can furthermore be envisaged that the control device 6 takes into account or processes real-time models.
Anstelle einer Steuerungs-Einrichtung 6 oder zusätzlich zu dieser kann bei sämtlichen Ausführungsformen auch an eine Regelungs-Einrichtung gedacht sein. Instead of a control device 6 or in addition to this, a regulating device can also be thought of in all of the embodiments.
Sämtliche Ausführungsbeispiele können einen, zwei oder mehr als zwei Antriebe 8 umfassen oder entsprechend einen, zwei oder mehr als zwei Auftriebskörper 17. Hierbei ist vorzugsweise jeder Antrieb 8 oder Auftriebskörper 17 separat ansteuerbar. Auf diese Weise kann die Lage und Höhe der Oberfläche gezielt beeinflusst werden, um beispielsweise eine Brücke oder einen Tunnel stets in der Horizontalen zu halten, um die darauf fahrenden Fahrzeuge nicht zu gefährden. All exemplary embodiments can comprise one, two or more than two drives 8 or, accordingly, one, two or more than two buoyancy bodies 17. In this case, each drive 8 or buoyancy body 17 can preferably be controlled separately. In this way, the position and height of the surface can be influenced in a targeted manner in order, for example, to keep a bridge or a tunnel always horizontal so as not to endanger the vehicles driving on it.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäss den Figuren 1 bis 6 können ein einzelner Antrieb 8 oder mehrere oder alle Antriebe 8 durch Auftriebskörper 17 ersetzt werden und umgekehrt. Weiß, Arat & Partner mbBIn the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 6, a single drive 8 or several or all drives 8 can be replaced by buoyancy bodies 17 and vice versa. Weiß, Arat & Partner mbB
Patentanwälte und Rechtsanwalt European Patent Attorneys Patent attorneys and European patent attorneys
Aktenzeichen: P 5473/DE Datum: 24.09.2019 File number: P 5473 / DE Date: 24.09.2019
Bezugszeichenliste
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List of reference symbols
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Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Stabilisierung einer Oberfläche eines Schwimmkörpers (1) oder einer mit dem Schwimmkörper (1) verbundenen Oberfläche, wobei der Schwimmkörper (1) einen vertikal wirkenden Antrieb (8) oder einen Auftriebskörper (17) umfasst oder mit einem solchen Antrieb (8) oder Auftriebskörper (17) verbunden ist, das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: 1. A method for stabilizing a surface of a floating body (1) or a surface connected to the floating body (1), the floating body (1) comprising a vertically acting drive (8) or a buoyancy body (17) or with such a drive (8 ) or buoyancy body (17) is connected, the method comprising the following steps:
- Erfassen der Höhe eines Punktes an oder auf dem Schwimmkörper (1 ), - Detecting the height of a point on or on the float (1),
- Abgleich der erfassten Höhe mit einem Soll-Wert - Comparison of the recorded height with a target value
- Veränderung der Höhe der Oberfläche (1) mit Hilfe des Antriebs (8) oder durch Veränderung der Höhe des Auftriebskörpers (17) gegenüber dem Schwimmkörper (1) dergestalt, dass die Höhe des Punktes dem vorgegebenen Soll-Wert zumindest angenähert wird. - Changing the height of the surface (1) with the help of the drive (8) or by changing the height of the buoyancy body (17) relative to the floating body (1) in such a way that the height of the point is at least approximated to the predetermined target value.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Veränderung der Höhe zusätzlich unter Berücksichtigung von Daten eines weiteren Sensors (7) erfolgt. 2. The method according to claim 1, wherein the change in height is also carried out taking into account data from a further sensor (7).
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der weitere Sensor (7) eine Kamera, ein Bewegungssensor, ein Lagesensor oder ein Beschleunigungssensor ist. 3. The method according to claim 1, wherein the further sensor (7) is a camera, a motion sensor, a position sensor or an acceleration sensor.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der weitere Sensor (7) eine Kamera ist, die Wasserbewegungen erfasst. 4. The method according to claim 3, wherein the further sensor (7) is a camera that detects water movements.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (1) ein Fahrbahnträger ist. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the floating body (1) is a roadway girder.
6. Schwimmkörper (1) welcher eine Oberfläche oder mit einer Oberfläche verbunden ist, gekennzeichnet durch einen vertikal wirkenden Antrieb oder einen gegenüber dem Schwimmkörper in seiner Höhe veränderlichen Auftriebskörper (17) zur Veränderung einer Höhe der Oberfläche. 6. Floating body (1) which is a surface or is connected to a surface, characterized by a vertically acting drive or a floating body (17) whose height is variable with respect to the floating body for changing a height of the surface.
7. Schwimmkörper (1) nach Anspruch 6, welcher als Fahrbahnträger ausgebildet ist. 7. floating body (1) according to claim 6, which is designed as a roadway support.
8. System umfassend einen Schwimmkörper (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7 sowie eine Einrichtung zur Höhenbestimmung (4) und eine8. System comprising a floating body (1) according to one of claims 6 or 7 and a device for determining height (4) and a
Steuerungseinrichtung (6), welche mit der Einrichtung zur Höhenbestimmung und dem vertikal wirkenden Antrieb (8) in Verbindung steht. Control device (6) which is connected to the device for determining the height and the vertically acting drive (8).
9. System nach Anspruch 8 umfassend einen Sensor (7), welcher die Steuerungseinrichtung (6) mit Daten versorgt, welche bei der Ansteuerung des vertikal wirkenden Antriebs (8) beachtet werden. 9. System according to claim 8, comprising a sensor (7) which supplies the control device (6) with data which are taken into account when controlling the vertically acting drive (8).
10. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (1) als Fahrbahnträger ausgebildet ist. 10. System according to one of claims 8 or 9, characterized in that the floating body (1) is designed as a roadway support.
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