DE3516289C2

DE3516289C2 -

Info

Publication number: DE3516289C2
Application number: DE3516289A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Prof. Dr.-Ing. 2000 Hamburg De Nikolaus
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1990-08-02
Also published as: GB2175270B; DE3516289A1; GB2175270A; GB8610741D0; NO861775L; NO164767C; NO164767B

Description

Die Erfindung betrifft eine Winde zum Aufnehmen und Absetzen einer Last von bzw. auf einen Schwimmkörper gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a winch for picking up and setting down a load from or onto a float according to the waiter Concept of claim 1.

Soll eine Last von einem Schwimmkörper beispielsweise von einem Schiff auf eine Bohrinsel gehievt oder auf das Schiff abgesetzt werden, so muß bei hohem Seegang die Drehung der Windentrommel in beiden Drehrichtungen so gesteuert werden, daß das Seil, an dem die Last hängt, straff gehalten wird, um Stöße beim Aufnehmen und Absetzen der Last zu vermeiden.Should a load from a float, for example from hoisted onto a drilling rig or onto the ship be discontinued, the rotation of the Winch drum can be controlled in both directions of rotation that the rope on which the load hangs is kept taut, to avoid bumps when picking up and putting down the load.

Bei einer bekannten Winde mit Seegangsfolge-Einrichtung (DE- OS 21 10 928) wird die Windentrommel der Last von einer hy drostatischen Maschine angetrieben. Die Windentrommel ist mechanisch mit einer weiteren Trommel gekuppelt, die über ein Seil mit dem Schwimmkörper verbunden ist. Sinkt der Schwimmkörper im Wellengang nach unten, so wird diese Trom mel vom Seil angetrieben und über die mechanische Kupplung die Windentrommel für die Last mitgenommen, um die Schwimm körper- und Lastbewegung zu synchronisieren. Steigt jedoch der Schwimmkörper nach oben, so muß das Aufwickeln des am Schwimmkörper befestigten Seils über einen weiteren Antrieb erfolgen, um das Seil straff zu halten. Der Bauaufwand ist erheblich.In a known winch with a sea tracking device (DE- OS 21 10 928) the winch drum of the load is hy driven drostatic machine. The winch drum is mechanically coupled with another drum that over a rope is connected to the float. Sinks Floats in the swell down, so this trom mel powered by the rope and via the mechanical coupling the winch drum for the load taken to the floating synchronize body and load movement. However, increases the float upwards, the winding of the am Float attached rope via another drive to keep the rope taut. The construction effort is considerably.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, die Bewegung des Schwimmkörpers in eine hydraulische Kraft umzu wandeln und die Bewegung der Last und des Schwimmkörpers auf hydraulischem Wege zu synchronisieren. The object underlying the invention is that Movement of the floating body into a hydraulic force convert and the movement of the load and the float on hydraulic way to synchronize.

Die genannte Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 ange gebenen Merkmale gelöst.The stated object is achieved by the in claim 1 given characteristics solved.

Erfindungsgemäß wird von der Bewegung des Schwimmkörpers über das Seil ein hydraulischer Motor betätigt und wird von der vom Motor verdrängten hydraulischen Flüssigkeit der Win denmotor zum Ausgleichen der Wellenbewegung angetrieben. Über das Seil und den hydraulischen Motor läßt sich so die Windentrommel synchron mit dem Heben und Senken des Schwimm körpers im Seegang mit der richtigen Dreh- und Kraftrichtung antreiben, wobei die hierfür erforderliche Energie aus der Wasserenergie stammt und die Synchronisierung der Bewegung zwischen Last- und Schwimmkörper selbsttätig erfolgt. Grund sätzlich muß nur zum Hieven bzw. Fieren der Last Antriebs energie von außen zugeführt werden. Dies erfolgt über eine weitere angetriebene hydrostatische Maschine, die eine ver gleichsweise kleine Leistung aufweist.According to the movement of the float A hydraulic motor is actuated via the rope and is operated by the hydraulic fluid of the Win displaced by the engine driven the motor to compensate for the shaft movement. This can be done via the rope and the hydraulic motor Winch drum synchronized with the lifting and lowering of the float body in the sea with the correct direction of rotation and force drive, the energy required for this from the Water energy originates and the synchronization of the movement between the load and floating body takes place automatically. Reason In addition, the drive must only be used to hoist or secure the load energy is supplied from outside. This is done via a another powered hydrostatic machine that ver equally low performance.

Bei bekannten Seegangsfolge-Einrichtungen ist nämlich die Antriebsleistung der Windentrommel dann besonders groß, wenn die aufzunehmende Last am Haken hängt und vom Schiff abgeho ben worden ist. In diesem Fall darf beim Hochsteigen einer Welle die Last nicht mehr von dem sich hebenden Schiff ein geholt werden. Es muß also die Last mit großer Geschwindig keit und Beschleunigung vom Schiff weggezogen werden. Erfin dungsgemäß kann die Leistung des Antriebsmotors gering sein, weil die zum Heben der Last entsprechend dem Seegang erfor derliche Energie von der Bewegung des Schwimmkörpers aufge bracht wird. Der von dem Seil angetriebene hydraulische Mo tor kann ein einseitig wirkender Zylinder, ein doppeltwir kender Zylinder oder eine hydrostatische Maschine sein, die mit einem endlosen Seil verbunden ist, das in beiden An triebsrichtungen Kraft überträgt.In known swell tracking devices is namely The drive power of the winch drum is particularly high when the load to be picked up hangs on the hook and is lifted off the ship ben has been. In this case, one can climb Do not wave the load from the lifting ship be fetched. So the load must go at great speed speed and acceleration are pulled away from the ship. Erfin According to the performance of the drive motor can be low, because they are used to lift the load according to the swell derive energy from the movement of the float is brought. The hydraulic mo driven by the rope can be a single-acting cylinder, a double-acting one kender cylinder or a hydrostatic machine that connected with an endless rope, which in both An drive directions transmits power.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are in the Un marked claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown below hand of the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seegangs folgeeinrichtung mit doppelt wirkendem Zylinder für eine Winde, Fig. 1 is a schematic representation of a swell follower with double-acting cylinder for a winch,

Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsformen mit einseitig wir kendem Zylinder. Fig. 2 and 3 further embodiments with one-sided we kendes cylinder.

In Fig. 1 sind an einem stationären senkrechten Träger, der Bestandteil einer verankerten Bohrinsel oder einer Mole sein kann, im Abstand voneinander zwei Umlenkrollen 11 und 12 drehbar angeordnet, um die ein Seil 15 geschlun gen ist, dessen Enden an der Kolbenstange 16 eines dop peltwirkenden hydraulischen Zylinders 20 befestigt sind. In Fig. 1, two deflection rollers 11 and 12 are rotatably arranged on a stationary vertical support, which can be part of an anchored drilling rig or a mole, around which a rope 15 is looped, the ends of which on the piston rod 16 of a dop pelt-acting hydraulic cylinder 20 are attached.

Der Zylinder 20 sowie die zu ihm gehörenden Einrichtun gen sind ebenfalls ortsfest auf der Bohrinsel angeordnet. Die beiderseitigen Zylinderräume 17, 17′ des Zylinders 20 sind über Schaltventile 18, 18′ und Leitungen 19, 19′ mit zwei zueinander parallelliegenden hydrostatischen Ma schinen 22 und 24 verbunden, von denen die Maschine 22 mit einer Windentrommel 25 und von denen die Maschine 24 mit einem Antrieb 26 wie einem Elektromotor gekuppelt ist. Mit 27 ist eine Bremse für die Windentrommel 25 bezeich net. Ferner sind beide Zylinderräume 17, 17′ über ein Ventil 28 miteinander verbindbar.The cylinder 20 and the facilities belonging to it are also arranged in a stationary manner on the drilling platform. The two-sided cylinder spaces 17, 17 'of the cylinder 20 are connected via switching valves 18, 18' and lines 19, 19 ' with two mutually parallel hydrostatic machines Ma 22 and 24 , of which the machine 22 with a winch drum 25 and of which the machine 24th is coupled to a drive 26 such as an electric motor. With 27 a brake for the winch drum 25 is designated net. Furthermore, both cylinder spaces 17, 17 'can be connected to one another via a valve 28 .

Ein Schiff 30 ist bei 31 lösbar mit dem Seil 15 verbun den. Das Schiff wird von den Wellen, die bei 32 ange deutet sind, aufwärts und abwärts getragen. Sinkt das Schiff in ein Wellental hinab, so wird die Kolbenstan ge 16 nach unten gezogen und Druckflüssigkeit zur Ma schine 22 gefördert. Da die Maschine 24 ein verstellbares Verdrängungsvolumen hat und auf Null oder nahezu Null förderung zurückgestellt sein kann, muß Druckflüssig keit über die Leitung 19 von der Maschine 22, wobei diese als Pumpe arbeitet (Fieren), zum Zylinderraum 17 gepumpt werden. Die in dieser Phase als Pumpe arbeiten de Maschine 22 entnimmt somit der am Windenseil hängen den Last 35 Energie, die dadurch in der beschriebenen Durchströmrichtung durch die Maschine 22 abgesenkt wird, so daß sie dem Seegang folgt.A ship 30 is detachably connected to the rope 15 at 31 . The ship is carried up and down by the waves indicated at 32 . If the ship sinks into a wave trough, the piston rod 16 is pulled down and hydraulic fluid is conveyed to the machine 22 . Since the engine 24 has an adjustable displacement volume and may be reset to zero or nearly zero flow, pressure liquid must option via the line 19 from the engine 22, which as a pump works (Fieren) are pumped to the cylinder space 17th The machine 22 working as a pump in this phase thus removes the load 35 hanging from the winch rope, which energy is thereby lowered in the flow direction described by the machine 22 so that it follows the swell.

Steigt das Schiff 30 auf einen Wellenberg hinauf, so wird über das Seil 15 die Kolbenstange 16 nach oben gezogen und der umgekehrte Vorgang setzt ein, wobei die als Hydromotor arbeitende Maschine 22 in umgekehrter Richtung von der aus dem Zylinderraum 17 verdrängten Flüs sigkeit angetrieben wird und dabei die Last 35 anhebt. If the ship 30 climbs up a wave crest, the piston rod 16 is pulled upwards via the cable 15 and the reverse process begins, the machine 22 working as a hydraulic motor being driven in the opposite direction by the liquid displaced from the cylinder space 17 and while lifting the load 35 .

Das Heben, wobei die Maschine 22 als Motor, und Sen ken, wobei die Maschine 22 als Pumpe arbeitet, der Last erfolgt somit synchron mit dem Seegang, ohne daß von außen Energie zugeführt werden muß. Zum Hieven und Fie ren der Last 35 dient die Maschine 24, die zum hydrau lischen Antrieb der Maschine 22 dient. Hierzu genügt eine Antriebsleistung von beispielsweise 1 MW für die Maschine 24. Wenn von dieser wie bei konventionellen Antrieben auch die Energie aufgebracht werden müßte, die erforderlich ist, die Last 35 so schnell zu hie ven und fieren, daß sie von dem im ansteigenden Wellen berg emportauchenden Schiff nicht eingeholt werden kann, müßte die Leistung der Maschine 24 beispielsweise ins gesamt 2,5 MW betragen. Die Differenz von 1,5 MW wird erfindungsgemäß von dem Zylinder 20 geliefert. Die Maschine 22 ist damit auf eine Gesamtleistung von 2,5 MW auszulegen.The lifting, with the machine 22 as a motor, and Sen, with the machine 22 working as a pump, the load is thus synchronous with the sea state, without the need to supply energy from the outside. For hoisting and fie ren the load 35 , the machine 24 is used , which serves to drive the machine 22 hy metallic. A drive power of, for example, 1 MW for the machine 24 is sufficient for this. If, as with conventional drives, the energy needed to lift and lift the load 35 so quickly that it cannot be overtaken by the ship diving up in the rising waves, the power of the machine 24 would have to be applied for example, a total of 2.5 MW. According to the invention, the difference of 1.5 MW is supplied by the cylinder 20 . The machine 22 is thus to be designed for a total output of 2.5 MW.

Zur Abschaltung der Seegangsfolgeeinrichtung dienen die Ventile 18 und 18′. In diesem Fall werden die Zylinder räume 17 und 17′ über das Ventil 28 miteinander ver bunden. The valves 18 and 18 ' are used to switch off the sea state tracking device. In this case, the cylinder spaces 17 and 17 'are connected to each other via the valve 28 .

In Fig. 2 ist ein einseitig wirkender Zylinder 70 unter Wasser angeordnet. Das obere Ende der Kolbenstange 71 ist über ein Seil 72 mit dem Schwimmkörper 30 verbunden. Man spart dabei die Endlos-Anordnung des Seils und die Seilrollen. Der Anschluß des Zylinderraums 74 an die Maschinen 22 und 24 erfolgt in der in Fig. 5 dargestell ten Weise. In diesem Fall kann von der Einrichtung nur Leistung aufgebracht werden, wenn der Schwimmkörper hoch steigt und dabei die Kolbenstange 71 hochzieht. Dabei wird die Last 35 entsprechend von der als Motor arbeiten den Maschine 22 angehoben. Sinkt der Schwimmkörper wieder zurück, so wird von der Last die Maschine 22 in umge kehrter Richtung angetrieben, die somit als Pumpe arbeitet und den Kolben des Zylinders zurückführt.In Fig. 2 is a side-acting cylinder 70 is disposed under water. The upper end of the piston rod 71 is connected to the floating body 30 via a rope 72 . This saves the endless arrangement of the rope and the rope pulleys. The connection of the cylinder space 74 to the machines 22 and 24 takes place in the manner shown in FIG. 5. In this case, the device can only apply power when the float rises and pulls the piston rod 71 up. The load 35 is raised accordingly by the machine 22 working as a motor. If the floating body sinks back again, the machine 22 is driven by the load in the opposite direction, which thus works as a pump and returns the piston of the cylinder.

Denkbar ist auch eine Anordnung mit einer Umlenkrolle 75 und einseitig wirkendem Zylinder 70, wie in Fig. 3 dargestellt ist.An arrangement with a deflection roller 75 and one-sided cylinder 70 is also conceivable, as shown in FIG. 3.

Claims

1. winch for receiving and depositing a load from or onto a floating body, with a hydrostatic machine for driving the winch drum for lifting and lowering the load, with a device attached to the floating body via a substantially vertically guided rope, the device the float is driven at sea and carries out a reciprocating movement and which is connected to the hydrostatic machine to synchronize the movement of load and float in rough seas, characterized in that the drive device is a hydraulic motor (cylinder 20 , 70 , hydrostatic machine), the liquid displaced by the motor for driving the hydrostatic machine ( 22 ) for driving the winch drum ( 25 ) and this machine ( 22 ) is a further drivable hydrostatic machine ( 24 ) hydraulically parallel is switched.

2. Winch according to claim 1, characterized in that the piston rod-side cylinder space ( 74 ) of a single-acting hydraulic cylinder ( 70 ) with the win dentrommel ( 25 ) coupled hydrostatic machine ( 22 ) is connected.

3. Winch according to claim 1, characterized in that both cylinder spaces ( 17, 17 ' ) of a double-acting hy metallic cylinder ( 20 ) with the winch drum ( 25 ) coupled hydrostatic machine ( 22 ) are connected.

4. Winch according to claim 3, characterized in that between the hydrostatic machine ( 22 ) and the cylinder spaces ( 17, 17 ' ) shut-off valves ( 18, 18' ) are provided and the cylinder spaces ( 17, 17 ' ) via a valve ( 28th ) can be connected to each other.

5. Winch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the displacement volume of the with the win dentrommel ( 25 ) coupled hydrostatic machine ( 22 ) is constant.

6. Winch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the displacement volume of the parallel-connected hydrostatic machine ( 24 ) is variable.