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Die Erfindung betrifft einen Kran, der sich insbesondere zur Montage einer oder mehrerer auf einem Schiff transportierten Windkraftanlagen eignet.
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Es ist bereits bekannt, einen Kran auf einem Transportschiff, wie beispielsweise einer Barge, zu positionierten, die Windkraftanlagen zur Montage durch den Kran an die jeweilige Montagestelle transportiert. In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2010 015 412 ist ein derartiges Transport- und Montagesystem zur Montage einer Windkraftanlage im Offshorebereich detailliert beschrieben. Demgemäß sind auf der Ladefläche einer Barge mehrere Transportpositionen für die zu transportierenden Windkraftanlagen ausgebildet. Die Transportbarge selbst weist an ihrem äußeren Kantenbereich vier Abstützeinrichtungen auf, die hochgefahren werden können und in die Höhe ragen. Befindet sich die Barge am Aufstellort bzw. Verladeplatz, können diese Abstützeinrichtungen ausgefahren werden und die Barge kann gegenüber dem Meeresboden abgestützt werden, wodurch diese in eine horizontale Lage gebracht werden kann.
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Auf der Barge ist zum entsprechenden Umsetzen der Windkraftanlagen ein Mobilkran, der beispielsweise als Raupenkran ausgebildet sein kann, vorgesehen. Dieser Mobilkran entlädt und montiert in bekannter Art und Weise die Windkraftanlagen. Um diese Aufgabe zu übernehmen, muß der Kran zumindest aus einem Krangrundkörper, einem Hauptausleger, einem Derrickausleger und einem Ballast bestehen. Dieser Ballast ist in üblicher Weise am Krangrundkörper, also beispielsweise dem Oberwagen, eines Mobilkrans befestigt, und muß der Nutzlast entgegenwirken. Um hier ein möglichst großes Moment zu bewirken, ist der Ballast an einem auskragenden Element des Oberwagens angeordnet. Wird nun der auf dem auskragenden Teil des Oberwagens eines Mobilkrans angeordnete Ballast auf offener See mit dem entsprechenden Wellengang ausgesetzt, erfährt das auskragende Element des Oberwagens eine sehr ungünstige schwingende Belastung. Diese schwingende Dauerbelastung kann die Lebensdauer des auskragenden Elements negativ beeinflussen.
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Um dies zu verhindern, könnte sich ein Unterbauen des Ballastes, d. h. ein entsprechendes Abstützen des Oberwagens und der zugehörigen Rollendrehverbindung anbieten. Dadurch könnte das auskragende Element des Oberwagens entlastet werden. Natürlich könnte alternativ auch der Ballast abgenommen werden und im Bereich einer entsprechenden Lagerposition des Schiffes selbst transportiert werden. Mit beiden Lösungsmöglichkeiten geht aber ein zeitlicher Aufwand bzw. ein entsprechender Materialeinsatz einher.
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Der Ballast selbst wird ja ausschließlich für die Hubarbeit an der Montagestelle benötigt. Für den Transport selbst hat der Ballast keinerlei Nutzeffekt. Vielmehr wirkt er sich negativ auf die maximal von der Barge zu transportierende Nutzlast aus. Es handelt sich eigentlich um eine Totlast, welche je nach Größe des Mobilkrans in einer Größenordnung von 750 t liegen kann.
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Der Transport dieser Totlast erhöht in der Regel zudem den Gesamtschwerpunkt der Barge, da der Ballast üblicherweise weit über der Wasserlinie der Barge positioniert ist. Hierdurch wird auch die Seetüchtigkeit der Barge negativ beeinflußt.
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Schließlich ist es auch von Nachteil, daß bei Anheben der Barge durch die zuvor genannten Stützen während der Montage auch das Gewicht des Ballastes zusätzlich mitangehoben werden muß.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kran nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß er die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweist. Er soll zum Transport auf einem entsprechenden Transportschiff möglichst leicht sein und andererseits während seiner Hubarbeit eine möglichst hohe Nutzlast aufnehmen können.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach weist ein Kran, der insbesondere zur Montage einer auf einem Schiff transportierten Windkraftanlage dient, einen Krangrundkörper, einen Hauptausleger, einen Derrickausleger und einen Ballast auf, wobei der Ballast aus mindest einem mit Flüssigkeit befüllbaren Tank besteht.
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Der erfinderische Gedanke besteht also darin, daß der wesentliche Teil des Ballastes erst nach Erreichen des Montageortes und kurz vor Einsatz des Krans durch Einpumpen von Wasser in den entsprechend vorgesehenen Tank aufgenommen wird. Nach Beendigung der Hubarbeit, d. h. der Montage der Windkraftanlage, wird das entsprechende Wasser wieder abgelassen bzw. abgepumpt.
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In vorteilhafter Weise braucht hier kein unnötiger Ballast mehr transportiert werden. Es reicht vollständig aus, einen entsprechenden Tank vorzusehen, der nur einen Teil des üblichen Ballastgewichts ausmacht. Selbstverständlich wird soviel Flüssigkeit, d. h. im hier vorliegenden Fall in der Regel Wasser aufgenommen, so daß sich zusammen mit dem Eigengewicht des Tanks das gewünschte Ballastgewicht ergibt. Selbstverständlich kann im Rahmen des Lösungsgedankens nicht nur eine Flüssigkeit eingefüllt werden. Jeder andere fließfähige Stoff, wie beispielsweise Schlamm, Sand oder ähnliches könnte ebenfalls zur Befüllung eines entsprechenden Tanks verwendet werden, soweit es sich um ein Material handelt, das ohne größeren Aufwand in den Tank füllbar bzw. aus diesem wieder entnehmbar ist. So kann bei einem entsprechenden Einsatz auf einer Sandbank beispielsweise auch ein Wasser-Sand-Gemisch in den Tank gepumpt und wieder aus diesem entnommen werden.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen. Vorteilhaft kann der Krangrundkörper des Krans der Oberwagen eines Mobilkrans sein.
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Der Tank kann nun zwischen dem auskragenden Bereich des Krangrundkörpers und dem Derrickausleger angeordnet sein. Dabei kann in vorteilhafterweise genutzt werden, daß die Hubarbeiten, die von dem jeweiligen Kran auszuführen sind, bekannt sind und sich gleichen. Damit ist häufig die Verstellbarkeit des Derrickauslegers nicht notwendig. Er kann demzufolge optimal eingestellt werden und bleibt während der Montage in dieser Winkelstellung zum Oberwagen fest stehen. In diesem Fall kann statt einer Verstellverseilung des Derrickauslegers zwischen dem auskragenden Ende des Oberwagens und der Spitze des Derrickauslegers der Tank fix angeordnet werden. Durch die Länge des Tanks wird die Winkelstellung des Derrickauslegers festgelegt.
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Soweit es aber darauf ankommt, daß der Derrickausleger in seiner Winkelstellung auch verstellt werden soll, kann zwischen dem Tank und den jeweiligen Anlenkpunkten am auskragenden Ende des Oberwagens einerseits und/oder zur Verbindung mit dem Ende des Derrickauslegers jeweils ein Verstellmechanismus, insbesondere eine Wippverseilung vorgesehen sein.
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Dadurch wäre einerseits die Haltefunktion und damit auch die Einstellbarkeit des Winkels des Derrickauslegers und die Tankfunktion, nämlich die Ballastfunktion durch die Aufnahme des pumpbaren Mediums, im Bereich der Verbindung zwischen der Spitze des Derrickauslegers und dem auskragenden Ende des Oberwagens getrennt.
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Zum Befüllen und/oder Entleeren des Tanks ist mindestens eine Pumpe vorgesehen, die entweder am Mobilkran oder im Transportschiff angeordnet ist. Es könnte sich hier beispielsweise auch um eine bereits im Transportschiff vorhandene Pumpvorrichtung handeln.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Krans kann das aktuelle Inhaltsvolumen des Krans an eine sowieso im Kran bereits vorhandene Steuervorrichtung eingebbar sein. Hierzu weist der Derrickkran in seinem Tankbereich vorteilhaft entsprechende Sensoren auf, deren Signal an die Steuervorrichtung weitergebbar sind. Üblicherweise werden die Signale durch im Kran vorhandene Bussysteme weitergeleitet.
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Zur Messung des Tankinhalts können grundsätzlich unterschiedliche Meßmechanismen herangezogen werden. Zum einen kann das Inhaltsvolumen des Tanks über Volumenstrommeßaufnehmer im Bereich der Pumpe festgestellt werden. Andererseits eignet sich auch ein einfacher Füllstandsmeßaufnehmer im Tank zur Erfassung des aktuellen Ballastgewichts.
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Schließlich können auch Kraftmeßaufnehmer am Krangrundkörper und/oder Derrickausleger vorhanden sein, die das aktuelle Ballastgewicht des Tanks aufnehmen, so daß dieses dann an die Kransteuerung weitergeleitet werden kann.
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Die Flüssigkeit zum Befüllen des Tanks ist bevorzugt durch eine Drehdurchführung, die in der Drehachse des Krans montiert ist, leitbar.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Kran über ein Standrohr drehbar mit der Barge verbunden sein. In diesem Fall umfaßt der Kran lediglich den Oberwagen, der unmittelbar mit dem Standrohr drehbar verbunden ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante besteht der Mobilkran aus einem Ober- und Unterwagen. In diesem Fall ist der Mobilkran wie ein üblicher Fahrkran auf der Barge verfahrbar. Häufig sind hier auf der Barge dafür verstärkte Fahrspuren, auf der der Fahrkran fahren kann, vorgesehen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Krans gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung und
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2: eine Barge mit einem entsprechenden Kran zur Montage von Windkraftanlagen gemäß dem Stand der Technik.
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In der
2 ist ein Transportschiff in Form einer Barge
100 zum Aufstellen von Windkraftanlagen
110 offshore dargestellt. Es handelt sich hier um ein Transportsystem, wie es beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2010 015 412 ausführlich beschrieben wurde. Demzufolge ist die Barge
100 besonders breit ausgeführt, um zum einen die Anzahl der zu transportierenden Windkraftanlagen zu erhöhen und zum anderen auch Gegenstände mit hochliegenden Schwerpunkten per Seeweg transportieren zu können. Im Kantenbereich der Barge
100 weist diese vier Abstützvorrichtungen
112,
112' sowie
114,
114' auf. Mit diesen kann sich die Barge
100 in bekannter Weise im Meeresboden abstützen. Während des Verfahrens der Barge sind die vier Abstützeinrichtungen hochgefahren und ragen in die Höhe. Befindet sich die Barge am Aufstellort bzw. am Verladeplatz, können diese Abstützeinrichtungen
112,
112',
114,
114' ausgefahren werden und die Barge gegenüber dem Meeresboden abstützen, wodurch diese in einer horizontalen Lage ausgerichtet wird oder alternativ das Niveau zwischen Bargenladefläche und dem Verladeplatz reguliert wird. Eine Brücke
116 beinhaltet die notwendigen Instrumente zur Steuerung der Barge.
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Im hier in 2 dargestellten Beispiel ist ein Kran 10 dargestellt, der aus einem Oberwagen 12 als Krangrundkörper, einem Hauptausleger 14, einem Derrickausleger 16 und einem am auskragenden Ende des Oberwagens 12 angeordneten Ballast 18 besteht. Dieser Kran ist mit seinem Oberwagen 12 drehbar auf einem schiffseitig vorgesehenen Standrohr 5 gelagert. In diesem konventionell ausgestalteten Kran ist zwischen dem äußeren auskragenden Ende des Oberwagens 12 und der Spitze des Derrickauslegers 16 eine Wippverseilung 20 angeordnet, über die die Winkelstellung des Derrickauslegers 16 zum Oberwagen 12 einstellbar ist.
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In der 1 ist nunmehr eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Krans 10 dargestellt. Diese umfaßt in gleicher Weise wieder einen Krangrundkörper 12, der in nicht dargestellter Weise als Kranoberwagen ausgestaltet sein kann. Des weiteren ist ein Hauptausleger 14 und ein Derrickausleger 16 vorgesehen. Der Kran ist entsprechend der Pfeilrichtung A drehbar auf einem Standrohr 5, das in hier nicht näher dargestellter Art und Weise auf einer Barge fest montiert ist, angeordnet. Der ansonsten konventionell aufgebaute Kran 10 weist einen besonders ausgestalteten Ballast auf. Dieser besteht aus einem Tank 22, der auskragend mit dem Kran 10 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt im hier dargestellten Ausführungsbeispiel über das auskragende Ende des Oberwagens 12 und dem freien Ende des Derrickauslegers 16. Somit tritt der Tank 22 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel an die Stelle der Wippverseilung 20, gemäß der konventionellen Ausführung des Krans 10 in 2. Somit ist der Derrickausleger 16 in seinem Winkel gegenüber dem Oberwagen nach dieser Ausführung nicht verstellbar. Dies ist dadurch möglich, daß üblicherweise die Hubarbeiten, die von dem Kran 10 auszuführen sind, bekannt sind und sich gleichen, so daß eine Verstellbarkeit des Derrickauslegers 16 nicht notwendig ist. Die Länge des Tanks wird so bemessen, daß die Winkelstellung des Derrickauslegers möglichst optimal eingestellt ist und während der Montage von Windkraftanlagen 110 in seiner Winkelstellung zum Oberwagen fest verbleibt.
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Der Tank 22 bildet also eine feste Verbindung zwischen dem äußeren Ende des Derrickauslegers 16 und dem auskragenden Ende des Oberwagens 12, der vor der Hubarbeit beispielsweise mit Meerwasser vollgepumpt werden kann. Dieses Meerwasser kann nach erfolgter Hubarbeit durch den Kran 10 wieder ins Meer abgelassen werden, da dieses ja im Tank nicht verunreinigt wird. Aufgrund dieser Ausgestaltung verringert der Ballast die maximal zur Verfügung stehende Transportkapazität nicht mehr unnötig.
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Das Fassungsvermögen des Tanks 22 ist dabei so dimensioniert, daß die Summe aus Eigengewicht des Tanks und der Wasserfüllung dem bisher vorgesehenen Ballast entspricht. So kann ein entsprechend vorgesehener Ballast in einer typischen Ausführungsvariante beispielsweise 750 t betragen. Wenn man hier eine für den Kran vorgesehene Standardballastierung vorsieht, kann vorteilhaft die Steuerung und Überlastsicherung, die im Kran werkseitig vorgesehen ist, unverändert beibehalten werden.
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Da das Ballastgewicht, somit im Rahmen der hier vorgestellten Erfindung die aufgenommene Wassermenge, ein wesentlicher Faktor für die Sicherheit des Krans ist, muß die Wassermenge sicher erfaßt und ausreichend exakt an die Steuerung des Krans 10 weitergegeben werden. Dies kann über Sensoren im Bereich der hier nicht näher dargestellten Pumpen (als Volumenstromsensoren), über Sensoren am Oberwagen 12 und/oder am Derrickausleger 16 (in Form von Kraftmeßsensoren) oder durch Füllstandsmeßsensoren im Tank erfolgen.
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Das zuzuführende Wasser kann entweder über eine zu koppelnde Leitung in eine hier nicht näher dargestellte Einlaßöffnung des Tanks 22 erfolgen. Über diese Leitung und entsprechende Pumpen könnte der Tank auch wieder entleert werden. Alternativ kann aber auch am unteren Ende eine hier ebenfalls nicht näher dargestellte Auslaßöffnung vorgesehen sein, die ein Ablassen der Ballastflüssigkeit durch die Schwerkraft ermöglicht. Das zuzuführende Wasser kann aber auch durch eine Drehdurchführung, die in der Drehachse des Krans montiert ist, erfolgen. Ballastierpumpen sind üblicherweise in jeder Barge vorhanden, so daß die Befüllung des Tanks auch über diese bargenseitig vorhandenen Pumpen erfolgen kann.
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In Abwandlung der in 1 dargestellten Ausführungsvariante kann zwischen dem Tank 22 und dem jeweiligen Anlenkpunkt am auskragenden Ende des Oberwagens 12 bzw. dem Anlenkpunkt an der Spitze des Derrickauslegers 16 eine Wippverseilung als Verstellmechanismus für den Winkel des Derrickauslegers vorgesehen sein.
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In weiterer Abwandlung des hier beschriebenen Krans 10 kann statt eines einzigen Tanks 22 auch eine Mehrzahl von Tanks vorgesehen sein. Diese können nicht nur an der hier gezeigten Position, sondern auch an anderen geeigneten Positionen als Gegengewicht vorgesehen werden.
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Der in der 2 gezeigte Kran 10 nach dem Stand der Technik ist drehbar um das Standrohr 5 aufgenommen. Ein relevantes Gegengewicht ist nicht vorhanden. Aus diesem Grund ist die Aufnahme und der Drehkranz sehr groß dimensioniert und beide sind stark ausgeführt. Sie leiten das auftretende Lastmoment in den Rumpf der Barge ein. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß 1 dagegen muß das Lastmoment nicht mehr vollständig übertragen werden. Es wird von dem Ballastmoment zumindest teilweise aufgenommen. Hierdurch können Drehkranz und Aufnahme kostengünstiger dimensioniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010015412 [0002, 0026]