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Diese Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung bei der Handhabung
einer Last, die eine Last anheben und senken oder schleppen kann
und auch Versorgungskabel und/oder -schläuche, die mit der Last verbunden
sind, handhaben kann. Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht
ausschließlich,
auf die Handhabung von Unterwassereinrichtungen, wie beispielsweise
Selbstgreifern, anwendbar.
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Eine solche Vorrichtung und ein solches
Verfahren sind aus WO-A-96/22935
bekannt, wobei das Versorgungskabel um das Hubseil geschlungen werden
kann, während
die Last gesenkt wird, und entschlungen werden kann, während die
Last angehoben wird.
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Bisher war für das Bereitstellen von Versorgungen
für Unterwassereinrichtungen
die Bereitstellung von einem spezifischen Bündel Kabel und/oder Schlauch/Schläuchen erforderlich,
die jeder Anwendung zugeordnet waren. Bei manchen Anwendungen ist
es bekannt, dass das Versorgungsbündel innerhalb eines gepanzerten
Hubseils eingeschlossen werden soll. Diese Angehensweise weist etliche Mängel auf.
Das resultierende Seil ist teuer, bietet schlechte Hebeeigenschaften,
und die Versorgungen, die eingeschlossen sein können, sind aufgrund der Beschränkungen
im Durchmesser des Seils, das gehandhabt werden kann, begrenzt.
Des Weiteren ist es in der Praxis bei dieser Anordnung unmöglich, das Seil
zu verlängern
oder verschiedene Materialarten, zum Beispiel Drahtseile, mit Faserseil
zu verbinden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung beinhaltet eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Handhabung
einer Last ein tragendes Seil, einen Mechanismus zum Nachlassen
und Einholen des Seils, einen Mechanismus zum Halten und Nachlassen
eines Versorgungskabels und ein Schlingungsgerät zum Drehen des Seils um das
Versorgungskabel, während
das Kabel nachgelassen wird, um das Seil um das Versorgungskabel
zu schlingen und um sie voneinander zu entschlingen, während eines
von diesen eingeholt wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Handhabung einer
Last das Nachlassen eines Versorgungskabels und das Schlingen eines
tragenden Seils um das Versorgungskabel, während es nachgelassen wird,
und das anschließende
Entschlingen dieser voneinander, während eines von diesen eingeholt
wird.
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Das Wickeln des tragenden Seils um
das Kabel, während
es von einer statischen Kabelwinde nachgelassen wird, ermöglicht die
Verwendung von Kabeln mit großem
Durchmesser. Wenn das gewickelte Kabel und das Seit die Vorrichtung
verlassen, zieht die höhere
Spannung auf dem Seil dieses in eine axiale Konfiguration, wobei
das Versorgungskabel spiralförmig
um dieses gespult ist, wodurch sichergestellt wird, dass die Last
dann von dem Seil und nicht von dem Kabel getragen wird.
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Der Begriff „Versorgungskabel" wird hier verwendet,
um ein flexibles verlängertes
Teil zu bezeichnen, das zum Übertragen
von Strom oder Daten verwendet wird, wie beispielsweise ein elektrisches
Kabel, ein Glasfaserkabel, oder ein Druckluftschlauch oder hydraulischer
Schlauch.
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Das Seil ist vorzugsweise spiralförmig um das
Versorgungskabel geschlungen, während
es nachgelassen wird. Das Seil und das Versorgungskabel sind vorzugsweise
beide gespannt, wenn sie nachgelassen werden, und die typischerweise
auf das tragende Seil angewendete Spannung ist typischerweise höher als
die auf das Versorgungskabel angewendete Spannung.
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Während
das Seil und das Versorgungskabel die Vorrichtung verlassen, richtet
die höhere
Last auf dem Seil, das um das Versorgungskabel geschlungen ist,
das Versorgungskabel aus und schlingt das Versorgungskabel spiralförmig um
das Seil. Dies ermöglicht
die Verwendung von Versorgungskabeln mit größerem Durchmesser mit jeder Art
von tragendem Seil ohne Modifikationen an der Wickelvorrichtung,
die zum Wickeln des Seils um das axiale Versorgungskabel verwendet
wird. Daher kann das Versorgungskabel eher von einer großen Trommel
auf einer statischen Hauptwinde der Vorrichtung nachgelassen werden,
und muss nicht unbedingt auf einer Trommel einer feststehenden Größe, die
angeordnet ist, um sich um eine Achse zu drehen, montiert sein,
wodurch die Beschränkungen des
Durchmessers und der Länge
des nachzulassenden Versorgungskabels reduziert werden. Das Versorgungskabel
auf der Hauptwinde kann auch mit den Versorgungen verbunden werden,
während
es nachgelassen wird, wodurch die Bereitstellung von Versorgungen
ermöglicht
wird, während
die Last gesenkt oder angehoben wird, Elektrizität kann z. B. ohne Trennung
der Lieferung, um Spulen des Versorgungskabels zu wechseln, an einen
FUGE geliefert werden. Im Gegensatz dazu kann das Seil von dem Versorgungskabel
abgegeben und, wenn erforderlich, an zusätzliche Seillängen gefügt werden,
wiederum ohne das Bereitstellen von Versorgungen an die Last zu
unterbrechen.
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Die Trommel zum Nachlassen des Seils
ist typischerweise angeordnet, so dass das Seil die Trommel an oder
in der Nähe
der Achse des Kabels verlässt,
so dass das Seil keine Seitenkraft auf das Kabel ausübt. Rollen
oder andere derartige Geräte können verwendet
werden, um das Kabel vorübergehend
von der Achse abzulenken, um das Nachlassen des Seils entlang oder
in der Nähe
der Achse zu ermöglichen.
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Typischerweise wird das tragende
Seil ein Hubseil sein, das zum Anheben und Senken einer Last verwendet
wird. Alternativ dazu kann das tragende Seil ein Schlepptau sein,
das zum Nachlassen, Schleppen und Einholen einer Last verwendet wird,
wie beispielsweise ein marines Sensornetz.
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Die Vorrichtung kann eine Vielzahl
von Versorgungskabeln umfassen, die sich jeweils von einer entsprechenden
Trommel erstrecken.
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Das Seil wird vorzugsweise von einer
Trommel nachgelassen, die zum Drehen um die Achse des Versorgungskabels
angeordnet ist.
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Der Mechanismus zum Nachlassen und
Einholen des Versorgungskabels beinhaltet vorzugsweise eine Kabelwinde,
von der das Kabel über
eine Kabelscheibe läuft
und sich anschließend
entlang einer im Wesentlichen geraden Achse zur Last erstrecken kann.
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Das Schlingungsgerät kann die
Seiltrommel beinhalten, die zum Drehen um eine Trommelachse, die
mit der Achse des Versorgungskabels zusammentrifft, angeordnet ist,
wobei die Trommel typischerweise eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche
das Versorgungskabel läuft,
wobei das Seil vorzugsweise über
eine Seilscheibe läuft,
die zur Bewegung in einer kreisförmigen
Bahn um die Achse montiert ist.
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Alternativ dazu kann die Seiltrommel
drehbar an einem Strukturteil sein, das zur Bewegung in einer kreisförmigen Bahn
um die Achse angeordnet ist.
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Alternativ dazu kann die Seiltrommel
statisch sein, und ein Wickelgerät kann
sich um sie drehen, um das Seil nachzulassen.
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Die Versorgungskabelwinde, die Seiltrommel und
das Schlingungsgerät
können
günstigerweise
jeweils einen entsprechenden Antriebsmotor aufweisen; sie könnten jedoch
von einer einzigen Quelle durch geeignete mechanische Verbindungen
angetrieben werden.
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Gewisse Ausführungsformen sind wahrscheinlich
nützlich,
wenn ein großer
Durchmesser oder ein starkes/starker Signal/Strom verwendet werden;
und es ist günstiger,
das Kabel auf einem grossen Windekabelbehälter zu lagern, oder es ist
in den Längen
abgeplatzt und anschließend
zusammengefügt.
Kleinere tragende Seile können
auf dem Mechanismus gelagert werden, und können auch für Schläuche und Telekommunikationskabel
verwendet werden.
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Die Hubseilwinde wird um das zentrale
Signal-/Stromkabel gedreht, Um das Kabel und das Seil zusammenzuschlingen,
während
sie nachgelassen werden, und wird in die entgegengesetzte Richtung gedreht,
um sie auseinanderzuschlingen, während die
Last gehoben wird. Da das Gewicht auf dem Hubseil liegt, wird das
Ergebnis so erscheinen, als wäre das
Signal-/Stromkabel um das Hubseil gewickelt.
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Die Hubseilwindetrommel kann in der
Nähe der
Mitte platziert sein, um das Seil in der Nähe der Mittellinie nachzulassen,
und doppelt zugespitzte Rollen können
verwendet werden, um das Signal/Stromkabel auf eine Seite abzulenken,
um beim Aufrechterhalten des Hubseils in der Nähe der Mitte zu helfen.
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In anderen Ausführungsformen wird die Hubseilwinde
in Kombination mit einem drehenden Arm, der die Spuleinrichtung
stützen
kann, gewendet. Dieser Arm dreht sich um das zentrale Signal-/Stromkabel,
um die beiden Kabel zusammenzuschlingen, während sie nachgelassen werden,
und wird in die entgegengesetzte Richtung gedreht, um die Kabel auseinanderzuschlingen,
während
sie gehoben werden.
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Der drehende Arm kann Führungsscheiben aufweisen,
um das Hubseil in der Nähe
der Mitte zu positionieren, und doppelt zugespitzte Rollen können an
diesen angebracht sein, um das Signal-/Stromkabel auf eine Seite
abzulenken, um beim Aufrechterhalten des Hubseils in der Mitte zu
helfen.
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Ein oder mehrere zusätzliche
Seile können bereitgestellt
werden, jedes mit einer entsprechenden Seiltrommel und -scheibe,
die angeordnet sind, um sich auf Wunsch um die Achse des Versorgungskabels
zu drehen. Alternativ dazu können
andere Versorgungskabel auf ähnliche
Weise wie die Hubseilscheibe um das Hauptversorgungskabel gewickelt
werden.
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Beispiele der Vorrichtung und einem
Verfahren zur Verwendung bei der Handhabung einer Last gemäß der Erfindung
werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine
schematische Perspektivansicht ist, die das Prinzip der Betätigung eines
ersten Beispiels der Erfindung darstellt;
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2 eine
detailliertere Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung
ist, die in dem Beispiel aus 1 verwendet
wird;
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3 eine 1 ähnliche Ansicht ist, die eine
Modifikation der Anordnung aus 1 darstellt;
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4 eine
schematische Perpektivansicht ist, die ein zweites Beispiel der
Erfindung darstellt;
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5 eine
Seitenansicht einer Vorrichtung ist, die in dem Beispiel aus 4 verwendet wird;
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6 eine
schematische Perspektivansicht ist, die ein drittes Beispiel darstellt,
das dem aus 1 ähnlich ist,
aber eher zum Schleppen als zum Heben modifiziert ist;
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7 ein
viertes Beispiel darstellt, das dem auf 4 ähnlich
ist, aber eher zum Schleppen als zum Heben modifiziert ist; und
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8 und 9 weitere Ausführungsformen
zeigen.
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Unter Bezugnahme auf 1 erstreckt sich ein elektrischer Strom
oder ein Kabel 1 von einer Kabelwinde 13 über eine
Kabelscheibe 4, um Strom an z. B. einen FUGE, etc. (nicht
gezeigt) zu liefern. Ein Hubseil 2 wird auf eine Seiltrommel 3 gerollt
und erstreckt sich zu der Last über
eine Seilscheibe 5. Das Hubseil 1 kann jede geeignete
Form eines Hubseils sein, wie beispielsweise flexibles Drahtseil
aus Stahl oder synthetisches Faserseil, zum Beispiel aus „Kevlar".
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Das Versorgungskabel 1 läuft durch
eine zentrale Öffnung
der Hubseiltrommel 3, und die Seilscheibe 5 ist
angeordnet, um im Umfang um die Achse des Versorgungskabels 1 angetrieben
zu werden. Durch Koordinieren der Bewegungen der Kabelwinde 13,
der Seiltrommel 3 und der Seilscheibe 5 kann das
Hubseil 2 spiralförmig
um das Kabel 1 geschlungen werden, um die Last zu senken,
und entschlungen werden, während
die Last angehoben wird. Auf diese Weise kann ein Hubseil jeder
beliebigen Eigenschaft in Kombination mit jeder beliebigen erforderlichen
Versorgungsverbindung verwendet werden.
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2 zeigt
die Seiltrommel 3 und zugehörige Teile detaillierter. Die Kabelscheibe 4 ist
an einem ortsfesten Rahmen 20 gelagert, der an jeder geeigneten
Stützstruktur
(nicht gezeigt) befestigt ist. Die Seiltrommel 3 ist drehbar
auf dem unteren Teil des Rahmens 20 montiert und wird von
einem Motor 5 zum Drehen angetrieben.
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Das innere Ende des Seils 2 kann
nach Bedarf durch jedes beliebige günstige Mittel (nicht gezeigt)
mit jeder geeigneten Versorgung verbunden werden, wird aber ansonsten
mit der Windetrommel 3 verbunden.
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Die Seilscheibe 5 ist auf
einem Montierrahmen 9, der um den ortsfesten Rahmen 20 durch
einen Motor 7 drehbar ist, gelagert.
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Die Motoren 6 und 7 werden
bei Geschwindigkeiten angetrieben, die mit der axialen Geschwindigkeit
des Nachlassens des Kabels 1 in Verbindung stehen. Die
Geschwindigkeitskorrelation kann festgelegt sein. Vorzugsweise wird
diese Korrelation jedoch kontrollierbar sein, um sowohl die Schlaglänge (Teilung)
des Seilschlags des Seils 2 auf dem Kabel 1 als
auch die Spannung in beiden zu ändern.
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3 zeigt
eine Modifikation, in welcher ein zweites Versorgungskabel 17 auf
das erste Kabel 1 zusammen mit dem Hubseil 2 geschlungen
ist. In dieser Modifikation ist das Versorgungskabel 17 mit
einer Kabellagerungstrommel 16 und einer Kabelscheibe 14 bereitgestellt,
die geeigneterweise auf einem gemeinsamen Stützrahmen zum übereinstimmenden
Drehen mit der Hubseilscheibe 5 um die Seiltrommel 15 getragen
werden können.
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Die Vorrichtung kann ferner durch
Hinzufügen
weiterer Trommeln und Scheiben modifiziert sein, um mehr Versorgungen
oder Hubseile zu handhaben.
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4 stellt
ein zweites Beispiel dar, in welchem das Seil 2 auf eine
Trommel 3 gerollt ist und die Trommel 3 selbst
um das Versorgungskabel 1 gedreht wird, um ein spiralförmiges Schlingen
und Entschlingen zu erreichen. Wie detaillierter in 5 gezeigt, kann die Seiltrommel 3 aus
einer Trommel 12 bestehen, die entfernbar auf einem Nabenmotor 11 montiert
ist, der auf dem Ende eines Arms 18 getragen wird, der
drehbar auf dem ortsfesten Rahmen 20 montiert ist und von
einem Motor 10 angetrieben wird.
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Wie im ersten Beispiel könnten die
in 4 und 5 gezeigten Beispiele durch Hinzufügen weiterer Versorgungskabeltrommeln,
die von dem Motor 10 gedreht werden sollen, modifiziert
werden.
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6 stellt
das Beispiel aus 1 dar,
das zur Verwendung in einer marinen Schleppanwendung modifiziert
ist, zum Beispiel zum Nachlassen, Schleppen und Einholen eines Sensornetzes
wie beispielsweise eines Sonarsensors oder eines seismographischen
Vermessungssensors, wobei das Sensornetz unter Wasser oder an der
Oberfläche
geschleppt wird. Die Seiltrommel 3 ist in die Hauptstruktur
des Schleppgefäßes (nicht
gezeigt) eingehängt und
kann durch hydraulische oder andere Mechanismen in einen gewünschten
Schleppwinkel gekippt werden. Auf ähnliche Weise stellt 7 die Modifikation des Beispiels
aus 4 zur gleichen Verwendung
dar, wobei der Rahmen, der den Montagearm für die Seiltrommel 3 trägt, in das
Gefäß eingehängt ist
und durch hydraulische oder andere Mechanismen in den gewünschten
Winkel gekippt werden kann.
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Die Erfindung kann auf ein System
angewendet werden, in welchem ein oder mehrere Versorgungskabel
auf ein tragendes Seil angewendet werden, welches selbst zusätzlich zum
Erfüllen
seiner tragenden Funktion einen Versorgungskanal trägt. Das
tragende Seil könnte
zum Beispiel ein Drahtseil aus Stahl sein, das elektrische Signale
trägt,
oder ein Seil, das tragende „Kevlar"-Litze in Kombination
mit Glasfaserkabel beinhaltet.
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8 zeigt
eine weitere Ausführungsform, die
ein Signal-/Stromkabel 1 aufweist, das über eine Kabelscheibe 4 auf
einer axialen Bahn zu einer Last (nicht gezeigt) läuft. Das
Seil 2 wird auf einer Seiltrommel 12a, die in
einem Nabenmotor 11a montiert ist und auf einem Arm 18a getragen
wird, der drehbar auf einen Rahmen 20a montiert und von
einem Motor 10a angetrieben wird, gehalten. Das Seil 2 ist über die
Oberseite der Trommel 12a gespult, so dass es in der Nähe der Achse
das Kabels 1 nachgelassen wird.
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Der Arm 18a weist ein Paar
doppelt zugespitzte Rollen 25 auf, die die Bahn des Kabels 1 von seiner
Achse ablenken, um Platz für
das Seil 2 zu machen, um sich axial nach unten zu der Last
zu erstrecken. Die größere Spannung
wird auf das Seil 2 angewendet, und obwohl vor der Konvergenz
des Kabels 1 und des Seils 2 das Seil 2 um
das Kabel 1 geschlungen ist, zieht, nachdem das Seil die
Trommel 12a verlässt,
die hohe Last dieses axial gerade nach unten, und dies zwingt das
Kabel 1 in eine spiralförmige
Schlingung um die äußere Fläche des Seils 2.
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In der Ausführungsform in 9 wird das Seil 2 auf einer
Trommel 12b gehalten, die eine axiale Öffnung aufweist, durch die
sich das Kabel 1 von der Kabelscheibe 4 erstreckt.
Die Seiltrommel 12b wird feststehend gehalten, und eine
Winde in der Farm eines sich drehenden Arms 18b spult das
Seil 1 in eine Richtung von der Trommel 12b aus
ab. Der Arm 18b weist Spulrollen, Rillenscheiben oder Führungsscheiben 26 auf,
die die Bahn des Seils 2 um die Lippe der Trommel 12b und über die
Achse ihrer Drehung über
der Last führen.
Das Seil 2 ist daher um das Kabel 1 herumgeschlungen,
während
es nachgelassen wird, und der Arm 18b dreht sich in die entgegengesetzte
Richtung, um es wieder aufzuwickeln.
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Die Vorrichtung kann doppelt zugespitzte Rollen 25 aufweisen,
um die Bahn des Kabels 1 abzulenken, wie vorher beschrieben.
In verschiedenen Modifikationen kann sich die Trommel 12b ein-
oder auswickeln.
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Anders Modifikationen können innerhalb
des Bereichs der Erfindung vorgenommen werden.