einer Last

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleichen eines durch eine Last auf einen Schwimmkörper, insbesondere Schiff, einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers, indem ein zum Ausgleich des Lastmoments erforderliches

Ausgleichsmoment erzeugt wird, wobei die Last von einem, insbesondere um eine Achse schwenkbaren, Ausleger einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Ladevorrichtung getragen wird .Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines durch eine Last auf einen

Schwimmkörper, insbesondere Schiff, einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers, wobei die Last von einem,

insbesondere um eine Achse schwenkbaren, Ausleger einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Ladevorrichtung getragen wird, umfassend mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeordnete Ausgleichstanks, eine die Ausgleichstanks paarweise verbindende

Ausgleichsleitung, Verschiebemittel zum Verschieben einer Ausgleichsflüssigkeit zwischen den Ausgleichstanks über die Ausgleichsleitung.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur

Positionsbestimmung einer Last, wobei die Last insbesondere von einem, vorzugsweise um eine Achse schwenkbaren, Ausleger einer auf dem Schwimmkörper angeordneten Ladevorrichtung getragen wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Messausrüstung zur

Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 17 bis 25, mindestens umfassend einen schwimmkörperseitigen Referenzsensor zur Anordnung auf dem Schwimmkörper für die globale Positionsbestimmung eines schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes, mindestens einen lastseitigen Lastsensor für die globale Positionsbestimmung des Lastortmesspunktes zur Anordnung im Bereich der Last,

Auswertemittel zum Auslesen der von den Sensoren bestimmten Positionsdaten und zur Ermittlung des Lastmoments in Abhängigkeit von den Positionsdaten.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur

Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mindestens umfassend eine Vorrichtung zum Erzeugen eines zum Ausgleichen des durch die Last auf den Schwimmkörper, insbesondere Schiff,

einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des

Schwimmkörpers erforderlichen Ausgleichsmoments, eine Messausrüstung zum Ermitteln einer Position der Last relativ zum Schwimmkörper, wobei vorzugsweise die Messausrüstung nach einem der Ansprüche 26 bis 30 und/oder die Vorrichtung zum Ausgleichen nach einem der

Ansprüche 14 bis 16 ausgestaltet ist/sind.

Beim Be- und Entladen von Schwimmkörpern, von Schiffen, erfolgt die Be- oder Entladung üblicherweise über eine Längsseite, also von Backbord oder Steuerbord. Wenn dazu ein auf dem Schiff angeordneter Ladekran verwendet wird, besteht das Problem, dass die Masse der

aufzunehmenden Last ein eine Krängungsänderung hervorrufendes Moment erzeugt. Diese Situation tritt insbesondere auf, wenn zum Beispiel Schiffe zur Verlegung von Offshore-Ausrüstungen auf See mit schweren Offshore-Konstruktionen beladen werden. Beispielsweise kann eine Offshore-Konstruktioneine Masse von mehreren Tausend metrischen Tonnen aufweisen. Beim Beladen eines Schiffs mit einer derartigen

Offshore-Konstruktion über einen Kran mit einem Ausleger kann es ohne Gegenmaßnahmen je nach Schiffstyp zu einer gefährlichen

Krängungsänderung von zum Beispiel 35 Grad oder mehr kommen.

Aus diesem Grund ist es im Stand der Technik bekannt, bei dem

Beladevorgang Mittel zum Ausgleichen der durch die Last

hervorgerufenen Krängungsänderung und/oder Trimmänderung zu verwenden. Diese sind unter der angelsächsischen Bezeichnung Anti-

Heeling-System bekannt und basieren im wesentlichen darauf, dass durch Verschieben einer Ballastflüssigkeit zwischen paarweise angeordneten Ausgleichstanks ein Gegenmoment erzeugt wird. Diese bekannte

Maßnahme zur Stabilisierung von Schiffen während der Beladung ist jedoch bei extremen Verhältnissen wie zum Beispiel der beschriebenen Beladung mit einer mehrere Tausend Tonnen schweren Offshore- Konstruktion von Backbord oder Steuerbord nicht optimal. Denn

insbesondere bei der üblichen Verwendung von Ladekränen mit

schwenkbaren Auslegern treten während des Ladevorgangs, besonders jedoch während des Schwenkvorgangs, sehr starke Änderungen der Momente auf. Diese Änderungen sind mit herkömmlichen Anti-Heeling- Systemen nur unzureichend in den Griff zu bekommen. Der

Beladungsvorgang wird daher in der Regel manuell und daher sehr langsam durchgeführt, um die auftretenden Momentenänderungen unter Berücksichtigung der Reaktionszeiten des Anti-Heeling-Systems sicherzustellen. Die Regelung der Schiffsneigung erfolgt dabei gemäß Stand der Technik in Reaktion auf messtechnisch festgestellte

Neigungsänderungen, beispielsweise Änderungen der Krängung oder des Trimms des Schwimmkörpers, wenn diese zu einer Neigung außerhalb eines vorgegebenen Bereichs von beispielsweise 1 oder 2 Grad führen. Aufgrund der geschilderten Unzulänglichkeiten der bekannten Verfahren ist der Ladevorgang gemäß Stand der Technik unerwünscht zeitintensiv und unter ungünstigen Bedingungen möglicherweise auch unsicher.

Eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines durch eine Last auf einen

Schwimmkörper, insbesondere Schiff, einwirkenden Lastmoments der eingangs genannten Art ist bei den oben geschilderten Einsatzbereichen mit Nachteil nur mit erheblicher zeitlicher Verzögerung in der Lage, eine beim Be- oder Entladen, insbesondere beim Schwenken, auftretende Neigungsänderung zu kompensieren. Schon gar nicht ist es mit den bekannten Vorrichtungen möglich, eine Neigungsänderung von vornherein zu verhindern. Es besteht daher Bedarf an einer verbesserten Vorrichtung zum Ausgleichen hinsichtlich der Verkürzung der Reaktionszeiten sowie der Verbesserung der Sicherheit.

Gattungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Lastmoments basieren im Wesentlichen auf Daten, die durch Messsensoren am Ladekran geliefert werden. Insbesondere ist es bekannt, Winkelgeber zur Messung des Winkels zwischen Turm und Ausleger des Ladekrans zu verwenden. Diese Verfahren sind jedoch mit Nachteil ungenau. Häufig eignet sich ein mit den bekannten Verfahren ermitteltes Lastmoment daher nicht optimal zur Weiterverarbeitung durch Bordsysteme des Schiffes.

Entsprechendes gilt für die gattungsgemäße Messausrüstung zur

Durchführung des Verfahrens zum Ermitteln eines Lastmoments. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren zum Ausgleichen der eingangs genannten Art sowie eine zugehörige Vorrichtung zu dessen Durchführung dahingehend zu verbessern, dass eine Be- oder Entladung schneller und sicherer durchgeführt werden kann.

Mit Blick auf das Verfahren zur Positionsbestimmung einer Last und die entsprechende Messausrüstung der eingangs genannten Art liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine genauere

Positionsbestimmung zu ermöglichen, um die Position der Last als

Eingangsgröße für Regelkreise verwenden zu können.

Die auf das Verfahren zum Ausgleichen eines Lastmoments der eingangs genannten Art gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einem derartigen Verfahren eine Position der Last relativ zum

Schwimmkörper ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten Position das Ausgleichsmoment bestimmt wird. Es ist also erfindungsgemäß mit Vorteil möglich, anhand der Bestimmung der Position der Last relativ zum Schwimmkörper einen verbesserten Momentenausgleich zu erzielen.

Denn anstatt, wie im Stand der Technik üblich, erst auf eine bereits messtechnisch erfassbare Neigungsänderung durch die Erzeugung von Gegenmomenten zu reagieren, ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, mit der Kenntnis der Position der Last bereits die die

Neigungsänderung verursachende Momentenänderung heranzuziehen, um frühzeitig das erforderliche Ausgleichsmoment zu erzeugen. Das Trägheitsmoment des Schwimmkörpers bei der Reaktion auf Änderungen des Lastmoments spielt somit erfindungsgemäß keine Rolle. Mittel zum Ausgleichen einer Neigungsänderung können auf diese Weise mit Vorteil frühzeitig aktiviert werden, so dass im günstigsten Fall der Ladevorgang schneller und sicherer ablaufen kann. ln spezieller Ausgestaltung der Erfindung kann die Position der Last durch eine Kamera in Verbindung mit einer Bildverarbeitung ermittelt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Bestimmung des Lastmoments relativ zu einer Drehachse des Schwimmkörpers eine Masse der Last ermittelt wird und anschließend in Abhängigkeit von dem Lastmoment das

Ausgleichsmoment bestimmt wird. Somit wird aus der Position und der Masse der Last ein Moment der Last relativ zu einer Drehachse des Schwimmkörpers errechnet, welches zur Aktivierung einer Anlage zur Erzeugung eines Ausgleichsmoments verwendet wird. Zur Ermittlung der Masse der Last kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Änderung des Tiefgangs beim Aufnehmen der Last herangezogen werden.

Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zeitliche Änderungen der Position der Last und/oder des Lastmoments ermittelt werden, kann erfindungsgemäß ein zum Ausgleich der zu erwartenden Neigungsänderung erforderliches Ausgleichsmoment frühzeitig bestimmt werden, um die Reaktionszeit für die Neigungskompensation weiter zu vermindern. Insbesondere kann erfindungsgemäß zum Erzeugen des

Ausgleichsmoments eine Ausgleichsflüssigkeit zwischen mindestens zwei paarweise gegenüberliegend angeordneten Ausgleichstanks durch eine die Ausgleichstanks paarweise verbindende Ausgleichsleitung verschoben werden. Die erforderliche Durchflussmenge der zu verschiebenden Ausgleichsflüssigkeit wird dabei erfindungsgemäß anhand der ermittelten Position der Last ermittelt.

Je nach Auslegung der Ausgleichstanks sowie der Masse der zu beladenden Last können im Rahmen der Erfindung auch mehrere Paare von Ausgleichstanks verwendet werden, um die nötige Durchflussmenge an Ausgleichsflüssigkeit zur Erzeugung eines Gegenmoments

bereitzustellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ausgleichsflüssigkeit mittels Druckluft verschoben. Dazu kann insbesondere Luft in die Ausgleichstanks geblasen werden, um deren Inhalt über die Ausgleichsleitung in den gegenüberliegenden Tank zu drücken. Die Verwendung von Druckluft ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, da eine schnelle Reaktion auf Laständerungen des

Schwimmkörpers möglich ist. Zudem ist es vergleichsweise einfach möglich, den Druck der Druckluft zu variieren, um eine kontinuierliche Regelung der Durchflussmenge der Ausgleichsflüssigkeit zu erreichen. Darüber hinaus kann über Steuereinrichtungen im Druckluftsystem zum Beispiel auch ein Abbremsen eines Ausgleichsflüssigkeitsstroms in der Ausgleichsleitung bewirkt werden, um die Reaktionszeit der Regelung erfindungsgemäß insgesamt weiter zu reduzieren.

In anderer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Ausgleichsflüssigkeit mittels eines Pumpvorgangs verschoben.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn mit variablem

Durchfluss gepumpt wird. Demgegenüber ist bei herkömmlichen Anti- Heeling-Systemen lediglich vorgesehen, dass die Pumpen eingeschaltet werden, anschließend mit einer bestimmten festen Drehzahl betrieben werden und bei Erreichen einer vorgegebenen Krängung in einem der Ausgleichstanks wieder abgeschaltet werden. Indem erfindungsgemäß ein Betrieb mit variablem Durchfluss vorgesehen ist, lässt sich der Ausgleich der Lastmomente beim Be- und Entladevorgang gleichermaßen verfeinern wie auch die Reaktionszeit verkürzen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird weiter verbessert, indem der Ausgleichsflüssigkeitsstrom verzögert wird, wobei Bremsenergie, vorzugsweise elektrisch, vernichtet und/oder rückgespeist wird. Dies kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise dadurch erfolgen, dass Pumpen im Turbinenbetrieb verwendet werden und dabei den

Ausgleichsflüssigkeitsstrom verzögern.

Die Pumpen können erfindungsgemäß insbesondere als

Asynchronmaschinen ausgestaltet sein und über einen Frequenzumrichter angesteuert werden, wobei in einem Zwischenkreis ein elektrischer Bremswiderstand angeordnet ist, der nur im Turbinenbetrieb zugeschaltet wird. Die Pumpen sollten reversibel betreibbar sein und können im

Rahmen der Erfindung vorzugsweise als Axialpumpe ausgestaltet sein.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zur

Erzeugung des Ausgleichsmoments erforderliche Durchflussmenge einer Ausgleichsflüssigkeit bestimmt.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zeitliche Änderungen des momentanen Füllstands mindestens eines Paares der Ausgleichstanks und/oder eine Durchflussmenge durch die Ausgleichsleitung gemessen. Diese können mit Vorteil bei der Erzeugung des Ausgleichsmoments berücksichtigt werden. Anhand der Füllstände lassen sich die momentanen Ausgleichsmomente bestimmen, um durch Vergleich mit der momentanen Position der Last relativ zu dem

Schwimmkörper zu errechnen, welches zusätzliche Ausgleichsmoment benötigt wird, um die Neigung des Schiffs in einem vorgegebenen

Winkelbereich zu halten.

Wenn erfindungsgemäß das Ausgleichsmoment zusätzlich in

Abhängigkeit mindestens eines den Tiefgang des Schwimmkörpers kennzeichnenden Wertes bestimmt wird, wird das erfindungsgemäße . Verfahren weiter hinsichtlich einer sicheren und zügigen Beladung mit schweren Lasten verbessert. Denn die Erfassung von Änderungen des Tiefgangs während der Aufnahme einer Last ermöglicht die Bestimmung der Masse der Last, die wiederum zur Bestimmung des Lastmoments verwendet werden kann.

Um eine Plausibilitätskontrolle für das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausgleichen zu erhalten, kann das erfindungsgemäß ermittelte

Ausgleichsmoment mit einem mittels eines Referenzverfahrens ermittelten Vergleichswert verglichen werden und im Falle einer Abweichung festgestellt werden, ob diese außerhalb eines gegebenen

Toleranzintervalls liegt, wobei das Referenzverfahren vorzugsweise eine direkte Messung des Neigungswinkels des Schwimmkörpers um eine Drehachse umfasst. Dadurch, dass mit einem Referenzverfahren verglichen wird, lässt sich vermeiden, dass zum Beispiel bei einer Störung des zur Positionsbestimmung verwendeten Satellitensystems das dann fehlerhaft bestimmte Lastenmoment zur Ermittlung eines

Ausgleichsmoments herangezogen wird. Falls als Referenzverfahren die Messung des Neigungswinkels des Schwimmkörpers verwendet wird, kann die Neigung insbesondere mit Vorteil mit einem initialen

Winkelsensor gemessen werden. Wenn also beispielsweise bei einem Beladungsvorgang der Winkelsensor eine Änderung der Neigung des Schwimmkörpers feststellt, kann dies erfindungsgemäß als Hinweis interpretiert werden, dass ein falsches Ausgleichsmoment bestimmt worden ist. In Weiterbildung der Erfindung wird aus einem vorgegebenen Lastweg eine planmäßige zukünftige Position der Last ermittelt, wobei in

Abhängigkeit von der ermittelten zukünftigen Position das

Ausgleichsmoment bestimmt wird. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung der Lastweg einer Ladekran-Steuerung, in welcher besagter Lastweg als Vorgabe abgelegt ist, entnommen werden, nach welcher der Ladekran die Last zu bewegen hat. Die Orientierung an dem Lastweg ermöglicht eine vorzeitige Planung und rechtzeitige Erzeugung des Ausgleichsmoments. Die auf eine Vorrichtung zum Ausgleichen eines Lastmoments der eingangs genannten Art gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verschiebemittel zum Erzeugen eines variablen Durchflusses durch die Ausgleichsleitung ausgebildet sind. Im Unterschied zu herkömmlichen Anti-Heeling-Systemen, bei denen die Pumpen in einem 2-Punkt-Steuerungsbetrieb mit konstanter Drehzahl bis zum

Erreichen eines Abschaltwertes betrieben werden, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Pumpen mit einer Betriebsart bei variablem Durchfluss eine präzisere Erzeugung eines Ausgleichsmoments bei kürzerer Reaktionszeit. Die Verschiebemittel können in diesem Sinne erfindungsgemäß auch ein Luftgebläse umfassen, welches ebenfalls durch Variation des erzeugten Luftdrucks oberhalb der Wasserlinie in den Ausgleichstanks zur Erzeugung eines variablen Durchflusses durch die Ausgleichsleitung geeignet sind.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die

Verschiebemittel zum Abbremsen eines Ausgleichsflüssigkeitsstromes zwischen den Ausgleichstanks ausgebildet. Auch diese

erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht eine schnellere Kompensation von veränderten Lastmomenten beim Ladevorgang, indem schneller und präziser ein Ausgleichsmoment angepasst werden kann. In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Verschiebemittel eine frequenzvariabel ansteuerbare, vorzugsweise in einem Vierquadrantenbetrieb betreibbare, Pumpe, insbesondere mit einem Bremswiderstand im Zwischenkreis und/oder mit Mitteln zum Rückspeisen in ein Bordnetz. Der Bremswiderstand kann erfindungsgemäß zuschaltbar sein, wenn die Pumpe im Turbinenbetrieb gefahren werden soll.

Die auf ein Verfahren zur Positionsbestimmung einer Last der eingangs genannten Art wird erfindungsgemäß mit einem derartigen Verfahren gelöst, welches, vorzugsweise unter Verwendung eines Satellitensystems, eine globale Positionsbestimmung eines auf dem Schwimmkörper angeordneten schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes sowie mindestens eines lastseitig angeordneten Lastortmesspunktes umfasst. Die Positionsbestimmung kann insbesondere mit GPS-Sensoren erfolgen. Dieses erfindungsgemäße Messverfahren ermöglicht eine derart zuverlässige Positionsbestimmung, dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Position der Last mit Vorteil als Eingang für

unterschiedliche Regler verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße gleichzeitige globale Positionsbestimmung, also Positionsbestimmung der räumlichen Koordinaten relativ zur Erde, eines Referenzmesspunktes auf dem Schwimmkörper und eines

Lastortmesspunktes im Bereich der Last ermöglicht bei Kenntnis der Lage der Messpunkte relativ zu dem Schwimmkörper bzw. relativ zur Last insbesondere die Bestimmung eines Hebelarms der Last und damit bei Kenntnis der Masse der Last eines Moments auf den Schwimmkörper. Die globale Positionsbestimmung kann insbesondere mittels GPS-Sensoren erfolgen. Sie liefert sehr präzise Werte, die die Berücksichtigung des Abstands der Last zu dem Referenzpunkt als Eingangsgröße

beispielsweise eines Anti-Heeling-Systems zulässt.

Vorzugsweise ist mindestens ein schwimmkörperseitiger

Referenzmesspunkt auf einem sich mastartig von einer Ladefläche des Schwimmkörpers erstreckenden Turm der Ladevorrichtung angeordnet. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten schwimmkörperseitigen Referenzmesspunkt möglichst groß ist. Entsprechend sollten ein schwimmkörperseitiger Referenzmesspunkt möglichst an der Turmspitze des Kranes und ein anderer möglichst an Deck des Schwimmkörpers angeordnet sein. Der relative Fehler der bei der Lastmomentbestimmung auftritt, wird auf diese Weise minimiert.

Besonders günstig ist es in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionsbestimmung, wenn der Lastortmesspunkt an der Last selber und/oder am Ausleger angeordnet ist. Insbesondere die Anbringung eines Sensors für die globale

Positionsbestimmung an der Last selber ermöglicht es auch festzustellen, ob die Last, beispielsweise aufgrund von Seegang, am Ladekran schwingt. Dier Erfassung der globalen Position des Punktes der

Lastaufhängung ist vorteilhaft, da an diesem Punkt die Gewichtskraft der Last angreift und auf den Schwimmkörper einwirkt.

In Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung wird es zum Ermitteln eines durch eine Last auf den Schwimmkörper einwirkenden Lastmoments um eine Drehachse des Schwimmkörpers verwendet. Das auf diese Weise nach der Erfindung ermittelte Lastmoment kann mit Vorteil zur Steuerung von Beladungsvorgängen angewendet werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionsbestimmung wird zum Ermitteln des Lastmoments eine globale Positionsbestimmung eines in einem Abstand auf einer

Referenzlinie angeordneten zweiten schwimmkörperseitigen

Referenzmesspunktes vorgenommen, wobei vorzugsweise der Abstand des Lastortmesspunktes von der Referenzlinie berechnet wird. Diese Maßnahme ermöglicht es, Laständerungen aufgrund von LageänderUngen der Masse relativ zum Schwimmkörper unabhängig von einer daraus resultierenden Neigungsänderung des Schwimmkörpers zu bestimmen.

Wenn gemäß einer Variante der Erfindung die aus der

Positionsbestimmung gewonnenen Positionsdaten zur Steuerung der Ladevorrichtung verwendet werden, um einen gewünschten Lastweg, den die von dem schwenkbaren Ausleger getragene Last mittels der

Ladevorrichtung zurücklegt, einzuhalten, kann der Ladevorgang optimiert werden. Insbesondere ermöglicht die hohe Qualität der mit dem

erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Positionsdaten der Last, besonders des Ortes der Lastaufhängung, eine Bewegung der Last mittels einer Steuerung entlang eines Lastweges zu, bei dem Änderungen des Lastmoments so gewählt sind, dass ein Be- oder Entladevorgang besonders sicher für den zu be- oder entladenden Schwimmkörper gestaltet werden kann. Wenn in Ausgestaltung der Erfindung die Last mittels der Ladevorrichtung horizontal und/oder vertikal bewegt wird, wobei insbesondere der Ausleger um eine senkrechte Achse geschwenkt und/oder um eine horizontale Achse verstellt wird, kann ein Lastweg insbesondere hinsichtlich

Änderungen des Lastmoments optimiert werden. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß der Lastweg derart gewählt, dass das Lastmoment um eine Drehachse des Schwimmkörpers beim Bewegen der Last entlang des Lastwegs gleichmäßig variiert. Auf diese Weise werden die bei manueller Ausführung von Be- und Entladevorgängen in der Praxis auftretenden zickzackartigen Lastwege und die damit

einhergehenden ungleichmäßigen Änderungen des Lastmoments vermieden. Dies vereinfacht den Ausgleich des Lastmoments mit

Ausgleichsmomenten und verbessert so die Sicherheit von Be- und

Entladevorgängen. Besonders günstig ist es, wenn in Ausgestaltung der Erfindung der Lastweg als kürzester Weg zwischen einer Position der Last beim

Aufnehmen und einer Position beim Ablegen gewählt wird. Bei der Verwendung eines Kranes zur Bewegung der Last kommt es hierbei in erster Linie auf den Weg an, den der Ort der Lastaufhängung, an welchem die Gewichtskraft der Last angreift, zurücklegt. Änderungen der vertikalen Lage der Last selber durch Verändern der Seillänge haben hingegen geringeren Einfluss. Im Rahmen der Erfindung ist unter Lastweg daher insbesondere auch der Weg zu verstehen, den der Punkt, an dem die Gewichtskraft der Last angreift, zurücklegt. In vielen Fällen wird dies der Punkt eines Auslegers sein, an welchem das Seil zur Last führt. In diesem Sinne ist der kürzeste Lastweg in Bezug auf die Horizontale eine gerade Verbindungslinie zwischen der Position der Last beim Aufnehmen und jener beim Ablegen, sofern auf diesem Weg keine Hindernisse, wie zum Beispiel Schiffsaufbauten oder andere Ladung, entgegenstehen.

Die auf eine Messausrüstung gerichtete Aufgabe wird mit einer

Messausrüstung der eingangs genannten Art gelöst, welche mindestens umfasst: einen schwimmkörperseitigen Referenzsensor zur Anordnung auf dem Schwimmkörper für die globale Positionsbestimmung eines schwimmkörperseitigen Referenzmesspunktes, einen lastseitigen Lastsensor für die globale

Positionsbestimmung des Lastortmesspunktes zur Anordnung im Bereich der Last, Auswertemittel zum Auslesen der von den Sensoren bestimmten

Positionsdaten. Die Sensoren können im Rahmen der Erfindung insbesondere zum Empfangen und Auswerten von Signalen eines Satellitensystems, insbesondere GPS, ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind sie als GPS- Sensoren ausgestaltet. Die Auswertemittel können erfindungsgemäß insbesondere zur Ermittlung des Lastmoments in Abhängigkeit von den Positionsdaten ausgestaltet sein. Dazu wird die Masse der Last entweder als Parameter

zugrundegelegt oder mit einem geeigneten Verfahren gemessen.

Die erfindungsgemäße Messausrüstung wird noch verbessert, wenn ein zweiter schwimmkörperseitiger Referenzsensor zur Anordnung in einem Abstand auf einer Referenzlinie zu dem ersten schwimmkörperseitigen Referenzsensor vorgesehen ist, wobei die Auswertemittel vorzugsweise zur Berechnung des Abstands des Lastortmesspunktes von der

Referenzlinie ausgestaltet sind. Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Messausrüstung erhält man, wenn sie weitere Sensoren für die globale

Positionsbestimmung zur Anordnung an weiteren schwimmkörperseitigen und/oder lastseitigen Messpunkten umfasst. Insbesondere können Sensoren für die Anbringung am äußeren Ende des Auslegers des Lastkrans und auf der Last selber vorgesehen sein. Anhand eines

Sensors auf der Last selber ist es mit Vorteil erfindungsgemäß möglich, festzustellen, ob die Last schwingt.

Wenn ein Weiterbildung der Erfindung Mittel zum Übertragen von Daten der Positionsbestimmung an eine Steuerungseinrichtung einer

Ladevorrichtung vorgesehen sind, kann die Ladevorrichtung den

Ladevorgang anhand der der Positionsdaten automatisch abwickeln. Dabei kann insbesondere ein gewünschter Lastweg vorgegeben werden, welcher von der Steuerungseinrichtung eingehalten wird. Schließlich wird die auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 gerichtete Aufgabe durch eine derartige Vorrichtung gelöst, welche mindestens umfasst: eine Vorrichtung zum Erzeugen eines zum Ausgleichen des Lastmoments erforderlichen Ausgleichsmoments, eine Messausrüstung zum Ermitteln einer Position der Last relativ zum Schwimmkörper, wobei vorzugsweise die Messausrüstung nach einem der Ansprüche 20 bis 22 und/oder die Vorrichtung zum Ausgleichen nach einem der

Ansprüche 13 bis 15 ausgestaltet ist/sind.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter

Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.

Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : schematische Darstellung eines Schiffes mit einem

drehbaren Ladekran und einer an dem Ladekran hängenden Last (a) in einer Seitenansicht in Blickrichtung auf das Heck und (b) in Blickrichtung von oben zur Veranschaulichung der

Messpunkte für die Durchführung einer Lagebestimmung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des

erfindungsgemäßen Verfahrens, welche erfindungsgemäß zur Neigungsregelung nach dem erfindungsgemäßen

Verfahren verwendet wird; Figur 2: schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausgleichen einer durch eine schwere Last verursachten

Krängungsänderung in Blickrichtung der Längsachse eines Schiffes.

Die Figur 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht des Hecks eines Schiffes 1. Das Schiff 1 weist steuerbordseitig einen ebenfalls nur schematisch dargestellten Ladekran 2 auf. Der Ladekran 2 ist mit einem Turm 3 auf einer Ladefläche 4 des Schiffes 1 befestigt. Der Turm 3 mit dem

Ausleger 5 ist um seine Längsachse drehbar. Von dem Turm 3 des Ladekrans 2 erstreckt sich ein Ausleger 5 mit einer nicht näher

dargestellten Seilführung. Am äußeren Ende des Auslegers 5 des

Ladekrans 2 ist an einem Trageseil 6 eine schwere Last 7 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Der Ausleger 5 kann in üblicherweise relativ zur Hochachse des Turms 3 winkelverstellt werden. Das

schematisch dargstellte Schiff 1 schwimmt im Wasser mit einem durch die Wasserlinie 8 definierten Tiefgang. Das Schiff 1 ist backbordseitig mit einer Mittellinie 9 gegenüber der Vertikallinie 10 um einen

Krängungswinkel 1 geneigt. In der in den Figuren 1(a) und 1 (b) gezeigten Situation ist die Last 7 an dem Tragseil 6 über den Ausleger 5 derart gehalten, dass die gesamte Gewichtskraft an dem Ladekran 2 anliegt.

Im Bereich einer Spitze des Turms 3 ist ein erster GPS-Referenzsensor 12 angeordnet, der nur schematisch gezeigt ist. Weiter ist am äußeren Ende des Auslegers 5 ein weiterer GPS-Referenzsensor 14 im Bereich des Trageseils 6 angeordnet. Außerdem ist ein GPS-Lastsensor 15 direkt an der Last 7 befestigt. Zusätzlich sind, wie in Figur 1(b) zu erkennen, in der Nähe des Bugs ein dritter GPS-Referenzsensor 17 sowie ein vierter GPS- Referenzsensor 18 angebracht.

Die Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Ausgleichen einer Krängungsänderung in Form eines Anti-Heeling-Systems 9. Das Anti-Heeling-System 19 besteht im

Wesentlichen aus einem backbordseitigen Ausgleichstank 20 und einem gleichartigen steuerbordseitigen Ausgleichstank 21. Die Ausgleichstanks 20, 21 sind als Paar im Schiffsrumpf angeordnet. Der Ausgleichstank 20 an der Backbordseite ist über eine Ausgleichsleitung 22 mit dem

Ausgleichstank 21 an der Steuerbordseite verbunden. Die

Ausgleichsleitung 22 verbindet die Ausgleichstanks 20, 21 über Öffnungen in der Nähe des Tankbodens. Beide Ausgleichstanks 20, 21 sind mit Füllstandsmessern 23, 24 versehen. Innerhalb der Ausgleichsleitung 22 ist eine reversibel betreibbare Propellerpumpe 25 angeordnet. Die reversibel betreibbare Propellerpumpe 25 ist mit einem Frequenzumrichter 26 verbunden und über diesen frequenzvariabel ansteuerbar. Der

Frequenzumrichter 26 weist einen nur schematisch angedeuteten

Bremswiderstand 27 in einem Zwischenkreis auf. Mit Hilfe des

Frequenzumrichters 26 ist die Propellerpumpe 25 im

Vierquadrantenbetrieb betreibbar. Dies bedeutet, dass die Propellerpumpe 25 mit variabler Drehzahl betrieben werden kann, um einen variablen Durchfluss durch die Ausgleichsleitung zwischen den Ausgleichstanks 20, 21 zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Propellerpumpe 25 aufgrund der Eigenschaften des Frequenzumrichters 26 auch im Turbinenbetrieb betrieben werden, um einen Durchfluss in der Ausgleichsleitung 22 zu bremsen und auf diese Weise den Durchfluss durch die Ausgleichsleitung des Anti-Heeling-Systems 19 zu regeln. Ein Stoppen des Durchflusses durch die Ausgleichsleitung 22 ist zudem möglich durch Schließen einer Absperrklappe 28. Der Frequenzumrichter 26 ist mit einer Steuer- und

Regelungseinrichtung 29 verbunden, welche die Propellerpumpe 25 über den Frequenzumrichter 26 steuert. Die Steuer- und

Regelungseinrichtung 29 ist zur Errechnung eines zum Ausgleich eines durch eine Last 7 erzeugten Lastmoments und zur Erzeugung eines dafür erforderlichen Steuerbefehls an die Propellerpumpe 25 ausgestaltet. Dazu greift die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 auch auf Messdaten der GPS-Sensoren 12, 13, 14, 15, 17, 18 zu und errechnet aus diesen in geeigneter, dem Fachmann für sich genommen wohl bekannte Weise, ein Lastmoment der Last 7 am Ladekran 2.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beladen kann in bevorzugter Ausgestaltung wie folgt vorgegangen werden. Zunächst wird das Schiff 1 mit Hilfe des Anti-Heeling-Systems 19 nach Backbord um einen Krängungswinkel 1 1 zwischen der Mittellinie 9 und der

Vertikallinie 10 geneigt. Dazu werden keine Signale der GPS-Sensoren 12, 14, 15, 17, 18 benötigt. Im nächsten Schritt wird das Trageseil 6 an der Last 7 befestigt und gespannt. Zum Spannen wird die Seilmechanik des Ladekrans 2 solange betätigt, bis das Schiff 1 in etwa um den Betrag des Krängungswinkels 11 nach Steuerbord geneigt wird. Dabei befindet sich die Last 7 an Land oder auf einem Schwimmponton oder ähnlichem. Anschließend wird die Last mit Hilfe des Anti-Heeling-Systems 19 angehoben, indem das Anti-Heeling-System 19 ein entsprechendes Moment mit der Ausgleichslüssigkeit erzeugt. Während die Last 7 angehoben wird, werden Änderungen des Tiefgangs auf für sich genommen bekannte Weise gemessen. Aus der gemessenen Änderung des Tiefgangs wird die Masse der angehobenen Last 7 berechnet. Dieser Verfahrensschritt wird solange durchgeführt, bis die Last 7 vollständig an dem Trageseil 6 des Ladekrans 2 hängt. Die aus der Änderung des Tiefgangs bestimmte Masse der Last 7 wird der Regelungseinrichtung 29 für die Bestimmung des Lastmoments zugeleitet. In der Folge wird die Last mit der Seilmechanik des Ladekrans 2 weiter angehoben. Dabei ist im Prinzip eine Aktivierung der Anti-Heeling-Systems 19 nicht erforderlich, da sich das Lastmoment nicht ändert.

Sowohl für das vorherige Neigen nach Backbord als auch für das

Anheben der Last wird die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 im

Wesentlichen als Zweipunktsteuerung für die Propellerpumpe 25 betrieben, indem die Propellerpumpe 25 jeweils eingeschaltet wird, bis über die Füllstandsmesser 23, 24 ein jeweils benötigter Füllstand erreicht worden ist.

Im nächsten Schritt wird der Ladekran 2 um die Längsachse des Turms 3 geschwenkt. In dieser Phase wird die Steuer- und

Regelungseinrichtung 29 im Lastmomentmodus betrieben. Im

Lastmomentmodus bestimmt die Steuer- und Regelungseinrichtung 29 anhand der Messwerte von den GPS-Sensoren 12, 13, 14, 15, 17, 18 und der Masse der Last 7 das erforderliche Ausgleichsmoment und regelt über den Frequenzumrichter 26 die Propellerpumpe 25 entsprechend. Auf diese Weise vermag das Anti-Heeling-System 19 auf Änderungen des Lastmoments bereits zu reagieren, bevor das Schiff 1 mit einer Änderung des Krängungswinkels 11 reagiert hat.

Das Prinzip der Erfindung kann gleichermaßen für die Regelung und Steuerung der Neigung des Schiffs um die Querachse verwendet werden. In diesem Falle kann ebenfalls eine Auswertung des Lastmoments in Bezug auf die Querachse in vorteilhafter Weise verwendet werden, um ein Ausgleichsystem frühzeitig reagieren zu lassen.

Bezugnehmend nochmals auf Figur 1 (b) wird nachstehend eine

bevorzugte Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der Erfindung zur Optimierung eines Lastwegs beim Be- und Entladen der Last 7

veranschaulicht. Gemäß der in Figur 1 (b) gezeigten beispielhaften

Anwendung des Verfahrens soll die Last 7von einem Aufnahmeort 34, an welchem die Last 7von dem Ladekran 2 aufgenommen wird, zu dem Ablageort 31 auf der Ladefläche 4 des Schiffes 1 bewegt werden.

Dies kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Beispielsweise könnte die Last entlang des in Figur 1 (b) mit Bezugzeichen 30 gekennzeichneten Lastweges erfolgen. Bei dem Lastweg 30 erfolgt zunächst eine

Schwenkbewegung des Auslegers 5 des Ladekrans 2 um die Achse des Turms 3. Entsprechend verläuft der Lastweg 30 zunächst in Form eines Kreisbogenabschnitts. Anschließend wird bei konstantem Schwenkwinkel des Auslegers 5 durch Verändern des Winkels zwischen dem Ausleger 5 und dem Turm 3 die Last 7 in radialer Richtung auf die Achse des Turms 3 zu bewegt. Das anschließende Herablassen der Last 7 auf die

Ladefläche 4 durch Verlängern des Seils ist in der Draufsicht gemäß Figur 1 (b) nicht zu erkennen.

Der Lastweg 30 ist jedoch nicht optimal. Zum Einen ist der Lastweg 30 bei der zeitlichen Entkopplung einer Schwenkbewegung und einer Bewegung radial auf die Schwenkachse zu länger als unbedingt erforderlich. Zum Anderen ändert sich das durch die Last 7 auf das Schiff 1 ausgeübte

Lastmoment entlang dem Lastweg 30 ungleichmäßig. Dies erschwert die Erzeugung eines Ausgleichsmoments während des Beladevorgangs.

In der Praxis wird daher bei manuellem Betrieb des Ladekrans 2 häufig ein Lastweg 32 gewählt. Bei dem Lastweg 32 sind die Schwenkbewegung und die Radialbewegung zwar ebenfalls entkoppelt, jedoch folgt stets einer Schwenkbewegung um einen kleinen Winkel eine Radialbewegung um einen kleinen Weg, sodass sich der Lastweg 32 gegenüber dem oben skizzierten Lastweg 30 deutlich verkürzt. Der Lastweg 32 ist somit zwar kürzer als der Lastweg 30. Jedoch ist die bei Bewegen der Last 7 entlang dem Lastweg 32 resultierende zeitliche Änderung des Lastmoments, welche die Last 7 auf das Schiff 1 ausübt, unregelmäßig.

Dementsprechend ist der für einen sicheren Beladevorgang erforderliche Ausgleich des Lastmoments vergleichsweise schwer zu realisieren.

Ein sowohl hinsichtlich der Weglänge als auch hinsichtlich der

Gleichmäßigkeit von zeitlichen Änderungen des Lastmoments optimierter Lastweg ist der Lastweg 31 gemäß Figur 1(b). Bei diesem Lastweg 31 wird eine Radialbewegung auf den Turm 3 zu und eine

Schwenkbewegung um die Achse des Turms 3 derart gleichzeitig durchgeführt, dass die Last auf geradem Wege vom Aufnahmeort 34 zum Ablageort 33 bewegt wird. Bei dem Lastweg 31 erfolgen somit

gleichmäßige Änderungen des Lastmoments, welche sich besonders einfach durch die Anti-Heeling-Anlage kompensieren lassen. Bei Bewegen der Last 7 entlang dem Lastweg 31 kann das Beladen daher besonders sicher und schnell durchgeführt werden. Um den optimierten Lastweg 31 einhalten zu könne, bedarf es jedoch einer Kransteuerung, welche als Eingangsgröße eine exakt bestimmte Lage der Last benötigt. Diese Lage kann durch Bestimmung der Position insbesondere des GPS- Lastortsensor 14 relativ zum G PS-Referenzsensor 12 erhalten werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung liegen diese Positionsdaten vor und können mit Vorteil als Eingangsgröße für eine Steuerung des Ladekrans 2 benutzt werden. Auf diese Weise vermag die Steuerung des Ladekrans 2 die Last 7 entlang des optimierten

Lastwegs 31 vom Aufnahmeort 34 zum Ablageort 33 zu verbringen.

Anhand der Figuren wurde somit ein Verfahren zum Beladen über eine Längsseite gemäß der Erfindung erläutert, bei dem eine Position der Last relativ zum Schwimmkörper ermittelt wird, um in Abhängigkeit von der ermittelten Position eine Sollgröße für ein Anti-Heeling-System zu bestimmen. Ebenfalls wurde eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausgleichen gemäß der Erfindung erläutert.

Schließlich wurden ein Verfahren zum Ermitteln eines Lastmoments relativ zu einem Schwimmkörper und eine zugehörige Messausrüstung zur Durchführung dieses Verfahrens erläutert. Durch die Einbeziehung des Lastmoments in die Regelung auf der einen Seite und durch die Fähigkeit des Ausgleichssystems zur Erzeugung eines variablen Durchflusses sowie zum Abbremsen des Durchflusses auf der anderen Seite kann mit Vorteil erfindungsgemäß im bei der Beladung besonders kritischen Schwenkvorgang des Ladekrans die bei herkömmlichen Anti-Heeling- Systemen für diesen Einsatzbereich problematische Trägheit umgangen werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Schiff

2 Ladekran

3 Turm

4 Ladefläche

5 Ausleger

6 Trageseil

7 Last

8 Wasserlinie

9 Mittellinie

10 Vertikallinie

11 Krängungswinkel

12 erster GPS-Referenzsensor

14 G PS-Lastortsensor

15 GPS-Lastortsensor

16 Bug

17 dritter GPS-Referenzsensor

18 vierter GPS-Referenzsensor

19 Anti-Heeling-System

20 Ausgleichstank

21 Ausgleichstank

22 Ausgleichsleitung

23 Füllstandsmesser

24 Füllstandsmesser

25 Propellerpumpe

26 Frequenzumrichter

27 Bremswiderstand

28 Absperrklappe

29 Steuer- und Regelungseinrichtung Lastweg Lastweg Lastweg Ablageort Aufnahmeort