Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit einem Bordkran sowie ein Verfahren zur Steuerung. Im Offshore-Bereich und insbesondere bei militärischen Schiffen ist es regelmäßig notwendig, Lasten auf hoher See aufzunehmen oder abzusetzen. Dieses kann beispielsweise die Übergabe von Material oder Vorräten von einem Wasserfahrzeug auf ein anderes Wasserfahrzeug oder die Übergabe von oder auf eine feste Struktur sein. Hierzu zählen aber auch das Aussetzen oder Aufnehmen eines kleineren Wasserfahrzeugs, beispielsweise eines Schlauchboots oder eines unbemanntes Wasserfahrzeugs, durch ein größeres Wasserfahrzeug, beispielsweise einen Zerstörer, eine Fregatte oder eine Korvette. Bei einer solchen Aktion können sich sowohl Last als auch Wasserfahrzeug bewegen. Daher ist diese Situation nicht mit einer Entladesituation im Hafen oder einem an Land stehenden Kran vergleichbar. Insbesondere durch Seegang und Wind kommt es regelmäßig zu Schaukelbewegungen der Last, was eine Gefährdung für Mensch und Ladung darstellt.

Wird eine Last von einem Wasserfahrzeug auf die Wasseroberfläche abgesetzt oder von dort aufgenommen, so sind hier zwei Phasen zu unterscheiden. Ist die Last in der Nähe der Wasseroberfläche (eine Phase), so sollte diese relativ zur Wasseroberfläche möglichst keine oder nur geringe Bewegung, insbesondere Pendelbewegung, aufweisen. Ist die Last in der Nähe der Bordwand oder des Decks des Wasserfahrzeugs (andere Phase), so sollte diese relativ zum Schiff möglichst keine oder nur geringe Bewegung, insbesondere Pendelbewegung, aufweisen.

Wird eine Last von einem Wasserfahrzeug auf eine Struktur abgesetzt oder von dort aufgenommen, so sind hier ebenfalls zwei Phasen zu unterscheiden. Ist die Last in der Nähe der Struktur (eine Phase), so sollte diese relativ zur Struktur möglichst keine oder nur geringe Bewegung, insbesondere Pendelbewegung, aufweisen. Ist die Last in der Nähe der Bordwand oder des Decks des Wasserfahrzeugs (andere Phase), so sollte diese relativ zum Schiff möglichst keine oder nur geringe Bewegung, insbesondere Pendelbewegung, aufweisen.

Aus der US 2015/030887 AI ist eine Bewegungskompensation für einen Kran eines Wasserfahrzeugs bekannt.

Aus der DE 10 2013 022 107 AI ist ein Knickarmrobotor auf einem Schiff bekannt. Aus der DE 33 15 888 AI ist ein Kram zum Umschlagen von Gütern von einem Schiff auf ein anderes bekannt.

Aus der DE 27 37 285 AI ist ein Verfahren zu Betrieb eines Kranes auf einem Kai bekannt.

Aus der WO 2013/070080 AI ist ein Wasserfahrzeug mit einem Kran bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Last auch auf See sicher aufnehmen oder absetzen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Steuerung eines Bordkrans auf einem Wasserfahrzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie ein Wasserfahrzeug mit einem Bordkran mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug mit einem Bordkran weist ein Deck auf. Selbstverständlich kann das Wasserfahrzeug über weitere Decks verfügen. Der Bordkran ist über eine Basis mit dem Deck des Wasserfahrzeugs verbunden. Die Basis ist parallel zum Deck bewegbar, insbesondere ist die Basis zweidimensional parallel zum Deck bewegbar. Das Wasserfahrzeug weist wenigstens einen ersten Bewegungssensor zur Erfassung der Bewegung des Wasserfahrzeugs auf. Das Wasserfahrzeug weist ferner eine Regelvorrichtung auf, wobei die Regelvorrichtung zur Ansteuerung der Basis dient. Weiter ist die Regelvorrichtung zur Erfassung von Bewegungsdaten des ersten Bewegungssensors ausgebildet. Das Wasserfahrzeug weist weiter eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Position einer Kranlast auf. Die Regelvorrichtung ist zur Erfassung von Positionsdaten der Kranlast aus der Erfassungsvorrichtung ausgebildet.

Es wird somit die Bewegung der Basis parallel zum Deck ausgenutzt, ein Aufschwingen der Last zu verhindern. Die Einbeziehung dieser Translationsbewegung der Basis in die Ausgleichsbewegung, welche durch die Regelvorrichtung ermittelt und angesteuert wird, ermöglicht eine effiziente Stabilisierung der Last.

Unter einem Deck ist jede horizontale Fläche auf einem Wasserfahrzeug beziehungsweise jedes (insbesondere horizontale) Strukturelement des Wasserfahrzeugs zu verstehen, welche beziehungsweise welches geeignet ist die am Fuß des Bordkrans entstehenden Lasten aufzunehmen, wobei es sich beispielsweise um ein Flugdeck oder das Dach eines Aufbaus handeln kann. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Bordkran über die Basis kippbar mit dem Deck des Wasserfahrzeugs verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Bordkran über die Basis drehbar mit dem Deck des Wasserfahrzeugs verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Baum des Bordkrans drehbar mit dem Mast des Bordkrans verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Bordkran keinen Mast auf. In dieser Ausführungsform ist der Mast direkt über die Basis mit dem Deck verbunden. Aus statischen Gründen kann ein einem Mast vergleichbares Element innerhalb des Wasserfahrzeugs unterhalb der Basis und des Decks in das Wasserfahrzeug integriert sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfasst die Erfassungsvorrichtung die Position der Kranlast berührungslos, insbesondere mittels elektromagnetischer Wellen und/oder Schallwellen. Besonders bevorzugt erfolgt die Erfassung optisch im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich. Alternativ erfolgt die Erfassung mittels Radar. Weiter alternativ erfolgt die Erfassung mittels Ultraschall. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bordkran einen Mast und einen Baum auf, wobei die Erfassungsvorrichtung am Mast und/oder Baum angeordnet ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Erfassungsvorrichtung am Schiff.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bordkran einen Mast und einen Baum auf, wobei der Baum mittels eines Baumantriebs längenveränderbar ist. Die Regelvorrichtung ist zur Ansteuerung des Baumantriebs ausgebildet. Es ist vorteilhaft, wenn nicht nur die Basis des Bordkrans sondern auch die Länge des Baumes regelbar ist. Insbesondere ist der Baum teleskopierbar ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bordkran einen Mast und einen Baum auf, wobei der Mast mittels eines Mastantriebs längenveränderbar ist. Die Regelvorrichtung ist zur Ansteuerung des Mastantriebs ausgebildet. Es ist vorteilhaft, wenn nicht nur die Basis des Bordkrans sondern auch die Länge des Mastes regelbar ist. Insbesondere ist der Mast teleskopierbar ausgeführt. Besonders bevorzugt kann der teleskopierbare Mast als Hydraulikstempel ausgeführt sein. Alternativ kann besonders bevorzugt der teleskopierbare Mast mittels elektrischem Linearmotor ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bordkran ein Seil und eine Seilwinde auf, wobei die Regelvorrichtung zur Ansteuerung der Seilwinde ausgebildet ist. Kann die Regelvorrichtung zusätzlich die Seillänge steuern, kann ein Schwingen insbesondere lang auslaufendem Seil vermindert werden.

Ein Seil umfasst im Sinne der Erfindung alle möglichen Ausführungsformen mit denen eine Last durch einen Kran bewegt werden kann, beispielsweise aber nicht beschränkt auf Seile, Taue, Kabel, Ketten oder dergleichen.

In einer Ausführungsform kann die Regelvorrichtung in die Steuerungselektronik des Bordkrans integriert sein. In einer weiteren Ausführungsform hat der Bordkran noch weitere angetrieben Dreh- und Schubgelenke.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Bordkrans. Das Wasserfahrzeug weist ein Deck auf. Der Bordkran ist über eine Basis mit dem Deck des Wasserfahrzeugs verbunden, wobei die Basis parallel zum Deck bewegbar ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

a) Erfassung der Bewegung des Wasserfahrzeugs mit dem ersten Bewegungssensor, b) Übertragen von Bewegungsdaten des ersten Bewegungssensors zur Regelvorrichtung, c) Erfassung der Position einer Kranlast mittels der Erfassungsvorrichtung,

d) Übertragen von Positionsdaten der Kranlast aus der Erfassungsvorrichtung zur

e) Ermitteln einer ausgleichenden Gegenbewegung,

Regelvorrichtung.

f) Ansteuern des Bordkrans gemäß der ermittelten Gegenbewegung. In Schritt e) wird eine Bewegung der Basis parallel zum Deck als Ausgleichsbewegung berücksichtigt. Die Berücksichtigung der Translation der Basis erlaubt eine besonders gute Stabilisierung der Last. Besonders bevorzugt erfolgt die Ermittlung der ausgleichenden Gegenbewegung in Schritt c) derart, dass die Last in der Nähe der Wasseroberfläche relativ zur Wasseroberfläche möglichst keine oder nur geringe Bewegung, insbesondere Pendelbewegung, aufweist. Ebenso bevorzugt die Ermittlung der ausgleichenden Gegenbewegung in Schritt c) derart, dass die Last in der Nähe des Decks des Wasserfahrzeugs relativ zum Deck möglichst keine oder nur geringe Bewegung, insbesondere Pendelbewegung, aufweist.

Durch die aktive Erfassung der Position der Last kann insbesondere der Effekt äußerer Einflüsse, wie zum Beispiel des Windes, auf die Last zuverlässig erfasst werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird in Schritt f) die Basis und/oder den Baumantrieb und/oder die Seilwinde ansteuert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt auf:

g) Voraussage der wahrscheinlichen zukünftigen Schiffsbewegung und/oder Kranlastbewegung.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren parallel zu einer manuellen Steuerung des Bordkrans durchgeführt.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren parallel zu einer automatischen Steuerung des Bordkrans durchgeführt. Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 erstes Wasserfahrzeug mit Bordkran und Kranlast

Fig. 2 zweites Wasserfahrzeug mit Bordkran und Kranlast

Fig. 3 drittes Wasserfahrzeug mit Bordkran und Kranlast In Fig. 1 ist ein erstes Wasserfahrzeug 10 mit einem Bordkran gezeigt. Der Bordkran ist über eine Basis 20 mit dem Deck des Wasserfahrzeugs 10 verbunden, wobei die Basis 20 horizontal auf dem Deck bewegbar ist. Der Bordkran weist ferner einen Mast 30, einen Baum 40 und ein Seil 60 auf. An dem Seil 60 ist die Kranlast 50 befestigt. Da das Wasserfahrzeug 10 sich bewegt, kann die Kranlast leicht in Schaukeln geraten. Daher wird die Bewegung des Wasserfahrzeuges 10 mit einem Bewegungssensor erfasst und die Basis 20 über eine Regelvorrichtung angesteuert, um ein Aufschaukeln zu verhindern. Fig. 2 zeigt ein zweites Wasserfahrzeug 10, welches sich von dem ersten Wasserfahrzeug 10 darin unterscheidet, dass der Baum 40 aus einem feststehenden Baumteil 42 und einem ausfahrbaren Baumteil 44 besteht. Hierdurch kann die Länge des Baumes 40 verändert werden. Der ausfahrbare Baumteil 44 kann mittels eines Baumantriebs ausgefahren werden, wobei der Baumantrieb durch die Regelvorrichtung ansteuerbar ist.

Fig. 3 zeigt ein drittes Wasserfahrzeug 10, welches zusätzlich zu dem zweiten Wasserfahrzeug 10 eine Erfassungsvorrichtung 70 aufweist. Die Erfassungsvorrichtung 70 erfasst die Position der Kranlast 50 und sendet diese an die Regelvorrichtung. Durch diese aktive Rückkopplung ist die Verhinderung eines Aufschwingens der Kranlast 50 auch bei äußeren Einflüssen möglich.

Bezugszeichen

10 Wasserfahrzeug

20 Basis

30 Mast

40 Baum

42 feststehender Baumteil

44 ausfahrbarer Baumteil

50 Kranlast

60 Seil

70 Erfassungsvorrichtung