[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kransteuerung für einen auf einem Schiff
angeordneten Kran, mit einer Lastmomentbegrenzung, welche eine maximal zulässige Traglast
bestimmt. Die Lastmomentbegrenzung kann dabei die maximal zulässige Traglast entweder
automatisiert in der Ansteuerung des Kranes berücksichtigen oder an den Benutzer ausgeben,
so daß dieser die maximal zulässige Traglast bei der Ansteuerung des Kranes berücksichtigen
kann.
[0002] Bei einem auf einem Schiff angeordneten Kran muß bei der Bestimmung der maximal zulässigen
Traglast neben den üblichen Faktoren, welche in eine Lastmomentbegrenzung eingehen,
wie beispielsweise der Ausladung des Kranes, weiterhin berücksichtigt werden, daß
auch die aktuelle Wellenbewegung Auswirkungen auf die maximal zulässige Traglast haben
kann. Bisherige Lastmomentbegrenzungen, bei welchen eine signifikante Wellenhöhe bzw.
ein Sea-State ermittelt wird, gemäß welchem eine entsprechende Traglastkurve in Kranbetrieb
gewählt werden muß, sind dabei mit großen Unsicherheiten behaftet.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kransteuerung mit einer Lastmomentbegrenzung
zur Verfügung zu stellen, welche eine zuverlässigere Bestimmung der maximal zulässigen
Traglast eines auf einem Schiff angeordneten Krans ermöglicht.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kransteuerung gemäß Anspruch 1 gelöst.
[0005] Die vorliegende Erfindung zeigt dabei eine Kransteuerung für einen auf einem Schiff
angeordneten Kran, mit einer Lastmomentbegrenzung, welche eine maximal zulässige Traglast
bestimmt. Dabei steht die Lastmomentbegrenzung mit einer Meßeinheit zur Messung der
Bewegung des Schiffes in Verbindung und bestimmt die maximal zulässige Traglast auf
Grundlage von Daten der Meßeinheit.
[0006] Während gemäß dem Stand der Technik von der ohnehin nur schwer bestimmbaren signifikanten
Wellenhöhe auf die Bewegung der Auslegerspitze geschlossen wurde, von welcher aus
wiederum die maximale Traglastgrenze bestimmt wurde, so daß z.B. die Anströmrichtung
und der Schiffstyp nicht betrachtet werden konnten, werden nunmehr die Schiffsbewegungen
durch Sensoren erfaßt und zur Bestimmung der maximalen Traglast des Kranes herangezogen.
Durch die Messung der realen Schiffsbewegung lassen sich damit die technischen Grenzen
situationsgerechter ausnutzen, und damit bei gleichbleibend hoher Sicherheit höhere
Traglasten erreichen.
[0007] Als Meßeinheit kommt dabei insbesondere ein Inertialmeßsystem zum Einsatz, aus dessen
Daten die Bewegung der Auslegerspitze des Kranes aufgrund der Schiffsbewegung zumindest
in vertikaler Richtung bestimmt werden kann. Die Meßeinheit kann dabei insbesondere
ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder einen elektronischen Neigungsgeber
umfassen. Vorteilhafterweise ermittelt die Lastmomentbegrenzung durch die Auswertung
von Daten der Meßeinheit eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze
und bestimmt hieraus die maximal zulässige Traglast. Vorteilhafterweise wird dabei
zumindest die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze in vertikaler
Richtung ermittelt und aus dieser die maximal zulässige Traglast bestimmt. Die Ermittlung
der vertikalen Bewegung der Auslegerspitze ist dabei üblicherweise ausreichend, um
die maximal zulässige Traglast zu bestimmen, da diese den entscheidenden Faktor bei
der Bewegung der Auslegerspitze im Hinblick auf die Traglast darstellt.
[0008] Vorteilhafterweise erfolgt bei der erfindungsgemäßen Kransteueurung die Ermittlung
der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze auf Grundlage von Daten
eines vorangegangenen bestimmten Zeitraums. Die Ermittlung erfolgt damit immer über
ein bestimmtes mitlaufendes Zeitfenster, so daß immer aktuelle Daten zur Ermittlung
der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung bzw. zur Bestimmung der maximal zulässigen
Traglast herangezogen werden.
[0009] Weiterhin kann bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, daß zu Arbeitsbeginn
eine Initialisierung der Lastmomentbegrenzung mit aktuell gemessenen Werten erfolgt.
Die Ausgangsergebnisse basieren damit immer auf Werten seit dem Neustart der Steuerung,
während Altdaten für die Berechnung nicht berücksichtigt werden.
[0010] Vorteilhafterweise ermittelt die Lastmomentbegrenzung eine Spitzengeschwindigkeit
und/oder Spitzenbeschleunigung der Auslegerspitze über einen bestimmten Zeitraum.
Diese kann dann zur Bestimmung der maximal zulässigen Traglast herangezogen werden.
[0011] Vorteilhafterweise erfolgt die Ermittlung der Spitzengeschwindigkeit und/oder Spitzenbeschleunigung
dabei über einen Filteralgorithmus, welcher die Meßdaten der Meßeinheit auswertet.
[0012] Weiterhin vorteilhafterweise bildet die Lastmomentbegrenzung einen Mittelwert der
Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze über einen bestimmten Zeitraum.
Vorteilhafterweise erfolgt die Mittelwertbildung dabei über einen oberen Teilbereich
der durch die Meßeinheit bestimmten Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen. Hierdurch
ergibt sich eine gemittelte Spitzengeschwindigkeit und/oder Spitzenbeschleunigung.
Beispielsweise kann dabei erfindungsgemäß der Mittelwert des oberen Drittels der gemessenen
Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen bestimmt werden.
[0013] Weiterhin vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß die maximal zulässige Traglast
anhand eines aus den Daten der Meßeinheit ermittelten Geschwindigkeitswertes und/oder
Beschleunigungswertes aus einer Tabelle bzw. einem look-up table ausgelesen. Die maximal
zulässigen Traglasten für unterschiedliche Geschwindigkeitswerte und/oder Beschleunigungswerte
können daher in der erfindungsgemäßen Kransteuerung in Form einer Tabelle abgelegt
und dann gemäß der ermittelten Werte ausgelesen werden. Selbstverständlich kann es
sich bei der Tabelle um eine vieldimensionale Tabelle handeln, so daß neben den Geschwindigkeits-
und/oder Beschleunigungswerten selbstverständlich auch weitere Werte in die Abfrage
der maximal zulässigen Traglast eingehen. Insbesondere kann dabei in die Abfrage der
Tabelle weiterhin die Ausladung des Kranes eingehen. Alternativ kann die Traglast
auch online berechnet werden. Soweit in der folgenden Beschreibung auf das Auslesen
von Tabellen Bezug genommen wird, kann hier jeweils alternativ auch eine Online-Berechnung
durchgeführt werden.
[0014] In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Meßeinheit an
der Kranspitze angeordnet sein. Die Meßeinheit kann damit direkt die Bewegung der
Kranspitze durch die Wellenbewegung des Schiffes messen. Insbesondere ist die Meßeinheit
dabei so ausgestattet, daß sie die Bewegung der Kranspitze in vertikaler Richtung
bestimmen kann, insbesondere die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung und/oder
der Kranspitze in vertikaler Richtung. Vorteilhafterweise weist die Kransteuerung
dabei eine Auswerteeinheit auf, welche die durch die Kranbewegung erzeugten Bewegungen
der Auslegerspitze aus der durch die Meßeinheit gemessenen Gesamtbewegung herausrechnet.
[0015] Weiterhin kann eine Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze
für eine bestimmte Auslegerposition durch Umrechnung von Daten einer nicht in dieser
Position angeordneten Meßeinheit erfolgen. Damit muß eine Position, für welche die
maximale Traglast bestimmt werden soll, nicht mehr durch den Ausleger angefahren werden.
[0016] Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß eine Meßeinheit am Turm des Kranes
oder am Schiff angeordnet ist, wobei die Lastmomentbegrenzung die Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze durch Umrechnung der Daten aus der Meßeinheit
bestimmt. Vorteilhafterweise wird hierfür ein geometrisches Modell des Kranes eingesetzt.
Weiterhin vorteilhafterweise gehen dabei Daten über eine aktuelle und/oder eine virtuelle
Position der Auslegerspitze in die Berechung ein.
[0017] Vorteilhafterweise kann gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, daß die
Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze für eine
vom Benutzer eingebbare Auslegerposition erfolgt. Die erfindungsgemäße Kransteuerung
umfaßt daher insbesondere einen Benutzerdialog, in welchem der Benutzer eine Auslegerposition
eingeben kann, für welche dann die maximal zulässige Traglast bestimmt wird. Damit
ist die Ermittlung der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung für eine beliebige
Position der Auslegerspitze möglich, ohne diese angefahren zu haben.
[0018] Wird eine nicht an der Kranspitze angeordnete Meßeinheit eingesetzt, so bestimmt
diese vorteilhafterweise die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung in allen drei
Raumrichtungen. Aus den Meßwerten dieser Meßeinheit kann dann die für die Traglast
entscheidende vertikale Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze
berechnet werden. Diese vertikale Bewegung geht dann in die Bestimmung der maximal
zulässigen Traglast ein. Vorteilhafterweise können die beiden genannten Meßeinheiten
auch kombiniert werden.
[0019] Vorteilhaft können zusätzlich noch Horizontaleinflüsse berücksichtigt werden. Diese
können in einer aus dem Beladungszustand oder einer Vortrimmung resultierenden Schrägstellung
des Schiffes begründet sein. Auch dynamische Horizontalablenkungen der Last, die durch
horizontale Relativbewegungen der Installationen bedingt sind (Schiff mit Kran, Schiff,
das die Last ab- und aufnimmt), sind hier berücksichtigt. Dabei können die Horizontaleinflüsse
gemessen oder berechnet werden. Die Werte können durch Tabellen oder durch Online-Berechnung
in den Traglasten berücksichtigt werden.
[0020] Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Lastmomentbegrenzung mit
einer zweiten Meßeinheit in Verbindung steht, welche die Bewegung eines weiteren Schiffes
bestimmt, wobei die Lastmomentbegrenzung zur Bestimmung der maximal zulässigen Traglast
zusätzlich noch Daten der zweiten Meßeinheit heranzieht. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Kransteuerung wird insbesondere dann eingesetzt, wenn eine Last auf einem weiteren
Schiff abgelegt oder von diesem aufgenommen werden soll. In diesem Fall ist auch die
Bewegung dieses weiteren Schiffes ein Faktor, welcher bei der maximal zulässigen Traglast
berücksichtigt werden muß. Dies wird erfindungsgemäß durch eine zweite Meßeinheit,
welche auf dem weiteren Schiff angeordnet ist, bewerkstelligt.
[0021] Die Auswertung der Daten von der zweiten Meßeinheit kann dabei in gleicher Weise
erfolgen wie für die Daten der ersten Meßeinheit. Insbesondere kann dabei eine Spitzengeschwindigkeit
und/oder Spitzenbeschleunigung des weiteren Schiffes bestimmt werden. Vorteilhafterweise
kann hierfür ein Mittelwert der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung über einen
bestimmten Zeitraum gebildet werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Mittelwertbildung
dabei über einen oberen Teilbereich der durch die Meßeinheit bestimmten Geschwindigkeiten
und/oder Beschleunigungen. Weiterhin kann zuvor eine Filterung der Meßdaten erfolgen.
[0022] Die erfindungsgemäße Kransteuerung weist vorteilhafterweise eine Ausgabeeinheit auf,
welche die durch die Lastmomentbegrenzung berechnete maximale Traglast ausgibt. Vorteilhafterweise
handelt es sich dabei um eine optische Ausgabeeinheit, insbesondere um eine Anzeigeeinheit.
Die Ausgabe kann zusätzlich oder alternativ auch an die Kransteuerung erfolgen, welche
diese bei der Ansteuerung des Kranes automatisch berücksichtigt.
[0023] Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, daß die Ausgabe der maximal zulässigen
Traglast für eine bestimmte Auslegerposition möglich ist. Vorteilhafterweise ist eine
solche Auslegerposition dabei durch den Benutzer eingebbar.
[0024] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die maximal zulässige Traglast
als Traglastkurve ausgegeben wird.
[0025] Neben der Kransteuerung umfaßt die vorliegende Erfindung weiterhin einen Kran mit
einer erfindungsgemäßen Kransteuerung. Insbesondere handelt es sich dabei um einen
Auslegerkran. Weiterhin vorteilhafterweise handelt es sich um einen Turmdrehkran -
wie zum Beispiel einen Auslegerdrehkran, Offshorekran, Schiffskran oder einen nichtdrehbar
wippbaren Rahmenkran -, mit einem um eine vertikale Drehachse drehbaren Turm, an welchem
ein Ausleger angeordnet ist. Vorteilhafterweise steuert die Kransteuerung dabei insbesondere
das Hubwerk des erfindungsgemäßen Kranes an. Der erfindungsgemäße Kran ist dabei auf
einem Schiff anordenbar oder angeordnet.
[0026] Neben der Kransteuerung und dem Kran umfaßt die vorliegende Erfindung weiterhin ein
Schiff mit einem erfindungsgemäßen Kran, welcher demgemäß mit einer erfindungsgemäßen
Kransteuerung ausgestattet ist.
[0027] Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines auf einem
Schiff angeordneten Krans, bei welchem eine maximal zulässige Traglast bestimmt wird.
Vorteilhafterweise ist hierfür vorgesehen, daß eine Bewegung des Schiffes gemessen
und die maximal zulässige Traglast auf Grundlage der gemessenen Bewegung bestimmt
wird. Vorteilhafterweise erfolgt die Bestimmung der maximal zulässigen Traglast dabei
so, wie dies oben bereits im Hinblick auf die Kransteuerung beschrieben wurde. Insbesondere
wird dabei vorteilhafterweise anhand der Meßdaten eine Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung
der Auslegerspitze insbesondere in vertikaler Richtung ermittelt und hieraus die maximal
zulässige Traglast bestimmt.
[0028] Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Programm, insbesondere ein auf einem
Datenträger abgespeichertes Programm, zur Implementierung eines Verfahrens, wie es
oben dargestellt wurde, auf einer Kransteuerung.
[0029] Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen sowie Zeichnungen
näher dargestellt.
[0030] Dabei zeigen:
- Fig. 1
- ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schiffes mit einem erfindungsgemäßen
Kran mit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit,
- Fig. 2
- eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kransteuerung,
- Fig. 3
- eine Ein- und Ausgabeeinheit für eine Kransteuerung eines zweiten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 4
- eine Ausgabeeinheit für eine Kransteuerung eines dritten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung,
- Fig. 5
- eine Prinzipdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kransteuerung,
- Fig. 6
- eine Prinzipdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kransteuerung und
- Fig. 7
- eine Prinzipdarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kransteuerung.
[0031] Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schiffes 1. Das Schiff
1 weist dabei einen Kran 3 auf, welcher mit einer erfindungsgemäßen Kransteuerung
ausgestattet ist. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um einen Turmdrehkran
mit einem Turm 5, welcher über ein Drehwerk 6 auf einer Turmbasis 4 um eine vertikale
Drehachse drehbar angeordnet ist. Am Turm 5 ist um eine horizontale Drehachse auf-
und abwippbar ein Ausleger 7 angeordnet. Das Hubseil 8 ist dabei über die Spitze 10
des Auslegers 7 geführt. Der Kran weist dabei insbesondere einen Hubantrieb zum Bewegen
des Hubseils 8 auf, über welchen eine am Kranhaken 9 hängende Last angehoben werden
kann. Weiterhin ist in Fig. 1 ein weiteres Schiff 2 gezeigt, auf welchem die Last
abgelegt oder von welchem die Last angehoben werden kann.
[0032] Wie in Fig. 1 eingezeichnet, erzeugt die Wellenbewegung eine Bewegung des Schiffes
und damit eine Bewegung v
C der Spitze 10 des Auslegers und damit der Last. Ebenso erzeugt die Wellenbewegung
eine Bewegung v
D des weiteren Schiffes und damit des Zielorts. Die durch die Wellenbewegung erzeugten
Bewegungen des Kranes wirken sich auf die maximal zulässige Traglast (SWL für Safe
Work Load) aus. Erfindungsgemäß wird die situationsgerechte maximale Traglast des
Kranes anhand von Meßwerten, welche durch eine Meßeinheit zur Messung der Bewegung
des Schiffes 1 erhalten werden, bestimmt. Die durch die Sensoren erfaßten Schiffsbewegungen
werden dabei mittels Filteralgorithmen aufbereitet, um so die vertikale Auslegerspitzengeschwindigkeit
und/oder vertikale Auslegerspitzenbeschleunigung zu bestimmen. Mit dieser Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung kann anschließend die situationsgerechte maximale Traglast
des Kranes berechnet werden.
[0033] Die Messung der realen Schiffsbewegung auf offener See erlaubt dabei, die technischen
Grenzen besser auszunutzen, da über die übermittelte reale Bewegung der Auslegerspitze
in vertikaler Richtung die maximale Traglast erheblich sicherer bestimmt werden kann
als durch ein Verfahren gemäß dem Stand der Technik.
[0034] Als Meßeinheit MU wird vorteilhafterweise eine Inertial-Meßeinheit eingesetzt. Diese
kann insbesondere ein Gyroskop und/oder einen Beschleunigungsaufnehmer bzw. -sensor
und/oder elektronische Neigungsgeber umfassen. In Fig. 1 sind nun drei mögliche unterschiedliche
Positionen für eine solche Meßeinheit angegeben, welche erfindungsgemäß sowohl in
Kombination als auch jeweils einzeln eingesetzt werden können:
MU 1: Anordnung der Meßeinheit MU 1 an der Auslegerspitze
MU 2: Anordnung der Meßeinheit MU 2 am Turm des Kranes oder am Schiff
MU 3: Anordnung der Meßeinheit MU 3 auf einem weiteren Schiff/Barge
[0035] Die ersten beiden Positionen für die Anordnung einer Meßeinheit können dabei alternativ
oder gleichzeitig eingesetzt werden, um die Bewegung der Auslegerspitze aufgrund der
Bewegung des Schiffes 1 zu bestimmen. Die dritte Anordnungsmöglichkeit einer Meßeinheit
dient dazu, die Bewegung eines weiteren Schiffes 2, auf welchem die Last abgelegt
oder von welchem die Last aufgenommen werden soll, zu bestimmen.
[0036] Falls anstelle eines weiteren Schiffes 2 eine fixe Installation eingesetzt wird,
zum Beispiel eine Plattform, wird die dritte Meßeinheit MU 3 nicht benötigt. Vielmehr
kann dann die vertikale Geschwindigkeit v
D mit Null angenommen werden.
[0037] Die vertikale Geschwindigkeit v
C in der Auslegerspitze oder die Beschleunigung der Auslegerspitze kann dagegen durch
die MU 1 direkt gemessen und/oder aus den durch die MU 2 gemessenen Werten berechnet
werden.
[0038] Die Auswertung der Meßwerte wird nun in einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert,
bei welchem die Bestimmung der maximalen Traglast anhand einer vertikalen Spitzengeschwindigkeit
v
C ermittelt wird. Durch Aufzeichnung der Bewegung der Auslegerspitze mittels der Meßeinheit
MU 1 und anschließender statistischer Auswertung über ein bestimmtes Zeitfenster wird
dabei die gemittelte vertikale Geschwindigkeit der aktuellen Position der Kranspitze
bestimmt. Diese vertikale Geschwindigkeit und die Ausladung bestimmen dann die maximale
Traglast.
[0039] Fig. 2 zeigt dabei einen prinzipiellen Ablauf der Auswertung: Die von der Meßeinheit
20 gemessenen Daten zur Bewegung der Auslegerspitze werden dabei zunächst über einen
Filteralgorithmus 21 gefiltert und aus diesen die aktuelle vertikale Geschwindigkeit
v
C ermittelt. Die Position des Kranauslegers, welche aus der Kransteuerung in Schritt
25 entnommen wird, geht dabei vorteilhafterweise in den Algorithmus 21 zur Berechnung
der vertikalen Geschwindigkeit v
C der Auslegerspitze aus den Meßdaten der Meßeinheit 20 ein. Dann wird in Schritt 22
der Mittelwert des oberen Drittels der gemessenen Geschwindigkeiten v
C über ein bestimmtes Zeitfenster ermittelt.
[0040] Die in Schritt 22 ermittelte Spitzengeschwindigkeit und die Ausladung des Kranauslegers
werden in Schritt 23 dazu herangezogen, die maximale Traglast zu bestimmen. Dabei
wird die maximale Traglast aus einer entsprechenden Tabelle anhand der Werte für die
Spitzengeschwindigkeit und für die Ausladung ausgelesen. In Schritt 30 erfolgt dann
die Ausgabe der so ermittelten maximalen Traglast SWL in einem Benutzerinterface.
[0041] Um den Komfort für den Benutzer zu erhöhen kann die Bestimmung der vertikalen Geschwindigkeit
v
C der Auslegerspitze für einen beliebigen Arbeitspunkt erfolgen, ohne daß dieser Punkt
zuerst vom Kran angefahren werden muß. Hierfür kann die zweite Meßeinheit MU 2 verwendet
werden. Über eine Eingabe des Benutzers kann dabei eine beliebige Auslegerspitzenposition
virtuell angefahren werden. Aus den durch die Meßeinheit 2 ermittelten Daten kann
nun die vertikale Auslegerspitzengeschwindigkeit v
C für den virtuellen Arbeitspunkt der Auslegerspitze berechnet werden. Hierzu muß lediglich
die bekannte Geometrie der Auslegerspitze in Bezug auf die Position der zweiten Meßeinheit
MU 2 herangezogen werden.
[0042] Die Auswertung kann dabei wie in Fig. 2 dargestellt erfolgen, wobei nun der Filteralgorithmus
21 jedoch die Umrechnung der Daten von der nicht an der Kranauslegerspitze angeordneten
Meßeinheit 20 anhand von virtuellen Daten zur Position des Kranauslegers vornimmt.
[0043] Selbstverständlich ist es dabei möglich, sowohl eine erste Meßeinheit MU 1 an der
Auslegerspitze, als auch eine zweite Meßeinheit MU 2 am Turm oder am Schiff einzusetzen.
[0044] Fig. 3 zeigt dabei eine Ein-/Ausgabeeinheit, über welche eine beliebige Auslegerspitzenposition
virtuell angefahren werden kann. Dabei kann über die Eingabemaske 31 der Drehwinkel,
über die Eingabemaske 32 der Radius umgestellt werden. Die Eingabe kann dabei zum
Beispiel über eine Tastatur und/oder virtuelle Schieber an einem Monitor oder Touchscreen
erfolgen. Die Benutzeroberfläche gibt nun für die eingestellte virtuelle Position
die vertikale Spitzengeschwindigkeit in der Anzeige 33, und die daraus resultierende
maximale Traglast SWL in einer Anzeige 34 aus.
[0045] Alternativ oder zusätzlich kann eine Anzeige der maximalen Traglasten für den gesamten
Arbeitsbereich z.B. in Form einer Traglastkurve erfolgen. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß die maximalen vertikalen Geschwindigkeiten und damit die maximal zulässigen Traglasten
für unterschiedliche Drehwinkel des Kranes unterschiedlich sein können, da die Wellenbewegung
beispielsweise zu einer stärkeren Bewegung des Schiffes in Querrichtung als in Längsrichtung
führen kann.
[0046] Um dennoch eine Traglastkurve angeben zu können, welche für beliebige Drehwinkel
des Kranes Gültigkeit hat, kann wie folgt vorgegangen werden:
[0047] Zunächst wird die maximale vertikale Geschwindigkeit v
C für N verschiedene Drehwinkel über den gesamten Ausladungsbereich berechnet. In einem
zweiten Schritt werden hieraus die maximalen Traglasten für die verschiedenen Drehwinkel
in Abhängigkeit vom Radius ermittelt. Die Darstellung erfolgt nun durch Projektion
der maximalen Traglasten für die verschiedenen Drehwinkel in eine einzige Grafik.
Schlußendlich kann dann das Minimum über alle Drehwinkel gerechnet werden, welches
dann als maximale mögliche SWL in Form einer Traglastkurve dargestellt wird.
[0048] In Fig. 4 ist dabei ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anzeige dargestellt, bei
welcher mehrere Traglastkurven 35 für unterschiedliche Drehwinkel in einer Darstellung
kombiniert werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Anzeige des Minimums über
alle Traglastkurven vorgesehen sein.
[0049] Bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgt nach einem Neustart
der Steuerung eine Neuinitialisierung der Ermittlung der Bewegung der Auslegerspitze.
Die Ausgangsergebnisse basieren dabei immer auf Werten seit Neustart der Steuerung.
Alte Daten werden dagegen für die Berechnung nicht berücksichtigt.
[0050] Die Darstellung der Ergebnisse kann dabei sowohl in der Kransteuerung als auch auf
einem extern anzuschließenden Diagnoserechner erfolgen.
[0051] Die bisherigen Ausführungsbeispiele betrafen dabei den Fall v
D = 0, das heißt die Arbeit mit einem feststehenden Ziel. Soll dagegen mit einer Deckgeschwindigkeit
ungleich Null gearbeitet werden, das heißt mit einem weiteren Schiff als Ziel oder
Ausgangspunkt, so werden noch die Meßwerte der dritten Meßeinheit MU 3 herangezogen.
Die Arbeitsweise entspricht dabei im wesentlichen dem bereits oben beschriebenen Fall,
wobei jedoch die Lookup-Tabelle 23 einen weiteren Eingang aufweist. Neben der Geschwindigkeit
der Auslegerspitze v
C wird dann auch die Deckgeschwindigkeit v
D herangezogen, um die maximal zulässige Traglast aus der Tabelle 23 auszulesen (vgl.
Figur 5).
[0052] Die Auswertung der Meßdaten der dritten Meßeinheit 40 erfolgt dabei analog zu der
Auswertung der Daten der ersten oder zweiten Meßeinheit 20. Hierfür ist ein Filteralgorithmus
41 vorgesehen, welcher aus den Daten der Meßeinheit die Deckgeschwindigkeit in vertikaler
Richtung v
D bestimmt. In Schritt 42 wird hieraus dann der Mittelwert des oberen Drittels bestimmt.
Dieser geht dann als Spitzenwert der Deckgeschwindigkeit in die Bestimmung der maximalen
Traglast ein.
[0053] Die Anzeige der Daten auf dem Benutzerinterface 30 kann dann erfolgen wie bereits
oben dargestellt.
[0054] Anstelle der im Ausführungsbeispiel herangezogenen Geschwindigkeit in vertikaler
Richtung v
C bzw. v
D kann alternativ oder zusätzlich auch die Beschleunigung in vetikaler Richtung a
C bzw. a
D zur Bestimmung der maximal zulässigen Traglast herangezogen werden. Die Auswertung
der Meßergebnisse kann dabei in gleicher Weise wie für die Geschwindigkeit erfolgen.
[0055] In den Fig. 6 und 7 sind Auswertungsabläufe analog zu denjenigen gemäß der Fig. 4
und 5 dargestellt. Hier sind zusätzlich noch in Schritt 50 die Horizontaleinflüsse
berücksichtigt. Diese können in einer aus dem Beladungszustand oder einer Vortrimmung
resultierenden Schrägstellung des Schiffes begründet sein. Auch dynamische Horizontalablenkungen
der Last, die durch horizontale Relativbewegungen der Installationen bedingt sind
(Schiff mit Kran, Schiff, das die Last ab- und aufnimmt), sind hier berücksichtigt.
Dabei können die Horizontaleinflüsse gemessen oder berechnet werden. Die Werte können
durch Tabellen oder durch Online-Berechnung in den Traglasten berücksichtigt werden.
[0056] Die vorliegende Erfindung ermöglicht es durch die Verwendung von Meßwerten zur Schiffsbewegung,
einen auf einem Schiff eingesetzten Kran trotz der durch die Wellenbewegung erzeugten
Bewegung des Schiffes und damit des Kranes sicher und mit hohen Traglasten einzusetzen.
[0057] Als Schiff im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei jeder schwimmfähige Körper,
welcher damit einer Wellenbewegung ausgesetzt ist, angesehen. Die vorliegende Erfindung
kann daher auch bei Kranen, welche auf Bargen oder anderen Schwimmkörpern angeordnet
sind, eingesetzt werden.
1. Kransteuerung für einen auf einem Schiff angeordneten Kran, mit einer Lastmomentbegrenzung,
welche eine maximal zulässige Traglast bestimmt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Lastmomentbegrenzung mit einer Meßeinheit zur Messung der Bewegung des Schiffes
in Verbindung steht und
die maximal zulässige Traglast auf Grundlage von Daten der Meßeinheit bestimmt.
2. Kransteuerung nach Anspruch 1, wobei die Lastmomentbegrenzung durch die Auswertung
von Daten der Meßeinheit zur Messung der Bewegung des Schiffes eine Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze insbesondere in vertikaler Richtung ermittelt
und hieraus die maximal zulässige Traglast bestimmt, wobei die Ermittlung vorteilhafterweise
auf Grundlage von Daten eines jeweils vorangegangenen bestimmten Zeitraums erfolgt.
3. Kransteuerung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lastmomentbegrenzung eine Spitzengeschwindigkeit
und/oder Spitzenbeschleunigung der Auslegerspitze über einen bestimmten Zeitraum ermittelt,
wobei die Lastmomentbegrenzung vorteilhafterweise einen Mittelwert der Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung der Auslegerspitze über den bestimmten Zeitraum bildet und
die Mittelwertbildung vorteilhafterweise über einen oberen Teilbereich der durch die
Meßeinheit bestimmten Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen erfolgt.
4. Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die maximal zulässige
Traglast anhand eines aus den Daten der Meßeinheit ermittelten Geschwindigkeitswertes
und/oder Beschleunigungswertes aus einer Tabelle ausgelesen wird oder online berechnet
wird.
5. Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Horizontaleinflüsse
gemessen und/oder berechnet werden, um dann durch Tabellen oder durch eine Online-Berechnung
bei der Traglastberechnung berücksichtigt werden.
6. Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Meßeinheit an der
Kranspitze angeordnet ist oder wobei eine Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder
Beschleunigung der Auslegerspitze für eine bestimmte Auslegerposition durch Umrechung
von Daten einer nicht in dieser Position angeordneten Meßeinheit erfolgt, wobei die
Meßeinheit vorteilhafterweise am Turm des Kranes oder am Schiff angeordnet ist und/oder
wobei vorteilhafterweise die Bestimmung für eine vom Benutzer eingebbare Auslegerposition
erfolgt.
7. Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Lastmomentbegrenzung
mit einer weiteren Meßeinheit in Verbindung steht, welche die Bewegung eines weiteren
Schiffes bestimmt,
wobei die Lastmomentbegrenzung zur Bestimmung der maximal zulässigen Traglast zusätzlich
Daten der weiteren Meßeinheit heranzieht.
8. Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Ausgabeeinheit, insbesondere
einer optischen Ausgabeeinheit, welche die durch die Lastmomentbegrenzung berechnete
maximale Traglast ausgibt, wobei die Ausgabe vorteilhafterweise für eine bestimmte,
insbesondere durch den Benutzer eingegebene Auslegerposition und/oder als Traglastkurve
erfolgt.
9. Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Meßeinheit ein Inertialmeßsystem
oder ein GPS-System ist.
10. Kran mit einer Kransteuerung nach einem der vorangegangenen Ansprüche oder Schiff
mit einem Kran nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
11. Verfahren zum Betrieb eines auf einem Schiff angeordneten Krans, insbesondere zum
Betrieb eines Krans nach Anspruch 8, bei welchem eine maximal zulässige Traglast bestimmt
wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Bewegung des Schiffes gemessen und
die maximal zulässige Traglast auf Grundlage der gemessenen Bewegung bestimmt wird.
12. Programm, insbesondere auf einem Datenträger abgespeichertes Programm, zur Implementierung
eines Verfahrens nach Anspruch 9 auf einer Kransteuerung.