KRAN

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kran mit einem um eine Wippachse wippbaren Ausleger und/oder mit einem um eine Drehachse drehbaren Drehwerk, einem Hubseilantrieb, der durch einen Wechselrichter angesteuert wird und einem Wippmittel, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Ausleger mittels des Wippmittels um die Wippachse gewippt werden kann, wobei der Kran eine Steuereinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, um das Wippmittel und/oder das Drehwerk derart anzusteuern, dass der Ausleger um die Wippachse gewippt wird und/oder das Drehwerk um die Drehachse gedreht wird, um eine auf den Kran und/oder auf den Ausleger wirkende Überlast zu reduzieren, wobei die Steuereinrichtung ferner derart ausgebildet ist, um die Überlast durch die Änderung eines Betriebszustands des Wechselrichters zu erkennen.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kran mit einem um eine Wippachse wippbaren Ausleger und/oder mit einem um eine Drehachse drehbaren Drehwerk, einem Hubseilantrieb, der durch einen Wechselrichter angesteuert wird und einem Wippmittel, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Ausleger mittels des Wippmittels um die Wippachse gewippt werden kann.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Kräne, insbesondere Offshorekräne bekannt, die ein "Automatic Overload Protection System" (AOPS) bzw. Überlastschutzsystem aufweisen.

[0003] Ein bekanntes AOPS umfasst bspw. Mechanismen und/oder Verfahren, durch die im Falle einer auf den Kran wirkenden vertikalen Überlast das Windendrehmoment der Hubwinde begrenzt wird und damit ein Abziehen des Hubseils ermöglicht wird.

[0004] Eine vertikale Überlast entsteht z.B. durch das Verhaken des Lasthakens des Krans an einem auf und abgehenden Schiff. Wenn das Schiff bedingt durch den Wellengang abgeht, wirkt sukzessive immer mehr Gewicht auf den Kran, wodurch die Auslegungsgrenzen des Krans im Hinblick auf das maximal hebbare Gewicht überschritten werden, was in einer Überlastung des Krans resultiert.

[0005] Die Begrenzung des Windendrehmoments erfolgt z.B. bekanntermaßen durch das Trennen der Winde und des Hubwerkantriebes durch eine Kupplung, wie dies aus der DE 202 19 282 U1 hervorgeht.

[0006] Bedingt durch die Trägheit der Antriebskomponenten eines elektrisch betriebenen Hubseilantriebs, wie bspw. eines Rotors eines Elektromotors, einer Winde und/oder eines Getriebes weisen elektrisch betriebene Hubseilantriebe eine höhere Systemträgheit auf. Für den Schutz des Krans vor Lastspitzen bzw. Überlasten sind daher weitere Maßnahme erforderlich. Bekannte Lösungen bestehen darin, die Trägheiten im elektrischen Antriebstrang so weit wie möglich zu reduzieren. Dies erfolgt z.B. durch die Verwendung mehrere kleinere Elektromotoren pro Winde, durch die Verwendung von Elektromotoren mit reduzierter Massenträgheit und/oder durch das entsprechende Dimensionieren des Antriebsstrangs und der Kranstruktur.

[0007] Diese Lösungen verursachen allerdings konstruktiven Aufwand und sind damit kostenintensiv.

[0008] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem oben genannten Kran verbesserten Kran, insbesondere im Hinblick auf den Schutz vor Überlast bereitzustellen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0010] Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kran eine Steuereinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, um das Wippmittel und/oder das Drehwerk derart anzusteuern, dass der Ausleger um die Wippachse gewippt wird und/oder das Drehwerk um die Drehachse gedreht wird, um eine auf den Kran und/oder auf den Ausleger wirkende Überlast zu reduzieren, wobei die Steuereinrichtung ferner derart ausgebildet ist, um die Überlast durch die Änderung eines Betriebszustands des Wechselrichters zu erkennen.

[0011] Die Änderung eines Betriebszustands des Wechselrichters ist vorzugsweise eine Änderung der Phasenströme des Wechselrichters.

[0012] Die Überlast ist vorzugsweise eine Kraft und/oder ein Drehmoment. Die Überlast wirkt mindestens auf einen Bereich des Krans und/oder des Auslegers.

[0013] Der Ausleger wird vorzugsweise durch das Wippmittel gewippt oder verschwenkt und/oder das Drehwerk wird um die Drehachse gedreht, wenn eine Überlast auf den Kran und/oder den Ausleger wirkt. In anderen Worten gibt der Ausleger nach, um die auf den Kran wirkende Kraft zu reduzieren. Der Ausleger kann vorzugsweise auch insbesondere über das Drehwerk um die Drehachase gedreht werden.

[0014] In anderen Worten kann eine Ansteuerung und/oder Überwachung des Drehwerkes erfolgen, sodass damit auch ein lateraler Überlastschutz (LBPS) des Krans und/oder des Auslegers erfolgt.

[0015] Denkbar ist, dass das Wippmittel eine Wippseilwinde und/oder einen Hydraulikzylinder umfasst.

[0016] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, um das Wippmittel und/oder das Drehwerk unter Einhaltung einer Leistungs-, Drehmoment-, Kraft-, Druck-, Volumenstrom- und/oder Drehzahlbegrenzung des Wippmittels und/oder des Drehwerks, vorzugsweise automatisch anzusteuern.

[0017] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kran einen oder mehrere Sensoren und/oder eine oder mehrere Erfassungseinrichtungen umfasst.

[0018] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, um mittels des Sensors oder der Sensoren und/oder der Erfassungseinrichtung oder Erfassungseinrichtungen oder bei einer Änderung eines Signals des Sensors oder der Sensoren und/oder der Erfassungseinrichtung oder Erfassungseinrichtungen das Wippmittel und/oder das Drehwerk anzusteuern.

[0019] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Sensor oder die Sensoren und/oder die Erfassungseinrichtung oder Erfassungseinrichtungen einen Wippseilkraftsensor, einen Wippseillängensensor, eine Lasterfassungseinrichtung, eine Positionserfassungseinrichtung, einen Hubseilkraftsensor, einen Ausladungssensor, einen Wippwinkelsensor, einen Drehwinkelsensor und/oder einen Hubseillängensensor umfassen oder darstellen.

[0020] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Hubseilantrieb ein Hubseil antreibt, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet, um den Hubseilantrieb, vorzugsweise automatisch, derart anzusteuern, dass eine Kraft im Hubseil, vorzugsweise unter Einhaltung der Leistungs- Drehmoment- und/oder Drehzahlgrenzen des Hubseilantriebs, konstant gehalten wird oder maximal um 30 %, vorzugsweise 20 %, insbesondere 10 %, schwankt.

[0021] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Überlast eine vertikale oder horizontale Überlast ist.

[0022] Denkbar ist, dass die Überlast in einen vertikal und einen horizontal wirkenden Betrag zerlegbar ist, wobei der vertikal oder horizontal wirkende Betrag vorzugsweise einen Anteil zwischen 50 % und 100 %, vorzugsweise zwischen 50 % und 90 %, insbesondere zwischen 70 % und 90 % aufweist.

[0023] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kran ein Offshorekran ist.

[0024] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Reduzierung einer auf einen erfindungsgemäßen Kran wirkenden Überlast mit den Schritten:

• Erkennen einer auf den Kran und/oder den Ausleger wirkenden Überlast durch die Änderung eines Betriebszustands des Wechselrichters;
• Wippen des Auslegers um eine Wippachse und/oder Drehen des Drehwerks um eine Drehachse, um die Überlast zu reduzieren.

[0025] Es erfolgt vorzugsweise eine Reduzierung der Lastspitzen bei vertikaler oder horizontaler Überlast.

[0026] Vorzugsweise wird eine Erhöhung der zulässigen Wellenhöhe bei Offboardhüben ermöglicht.

[0027] Es erfolgt vorzugsweise eine Erhöhung der maximalen Traglast des Krans bei gleichbleibender Wellenhöhe.

[0028] Es erfolgt vorzugsweise eine verbesserte Ausnutzung der Stahlbaustruktur des Krans.

[0029] An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe "ein" und "eine" nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente. Weiterhin können alle hierin beschriebenen Merkmale der Erfindung beliebig miteinander kombiniert oder voneinander isoliert beansprucht werden.

[0030] Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren, in welchen gleiche oder ähnliche Bauteile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1:

eine schematische Skizze einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Krans.

Fig. 2:

eine schematische Skizze einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Krans.

Fig. 3:

eine schematische Skizze von Komponenten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Krans.

[0031] Fig. 1 zeigt einen Kran 1 insbesondere Offshorekran mit einer oder mehreren Hubseilwinden 7 und zugehörigen Hubseilantrieben 8, 9, wobei der Ausleger 4 um eine horizontale Wippachse 3 durch eine oder mehrere Wippseilantriebe 11, 12, 13, die eine oder mehrere Wippseilwinden umfassen können, über ein Wippseil gewippt oder verstellt werden kann.

[0032] An dem vertikalen Teil des Hubseils 5 ist ein Lasthaken 6 angeordnet. In Fig. 1 ist der Lasthaken 6 an einem Schiff 23 verhakt. Fig. 1 zeigt somit einen irregulären bzw. unerwünschten Betriebszustand des Krans 1, der zu einer Überlast führt.

[0033] Der Kran 1 ist auf einem stationären Podest 2 angeordnet. Der Kran 1 kann aber auch auf einem anderen Schiff angeordnet sein.

[0034] Der Kran 1 weist eine Steuereinrichtung 10 auf, welche derart ausgebildet ist, um mittels an dem Kran angeordneter Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen und/oder mittels derer Signale oder einer Veränderung der jeweiligen Signale den Kranzustand kontinuierlich zur erfassen und/oder eine Überlast, wie bspw. ein Verhaken des Lasthakens 6, beispielsweise an einem auf und abgehenden Schiff 23, zu erkennen.

[0035] Die Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen können einen Wippseilkraftsensor 14, einen Wippseillängensensor 15, eine Lasterfassungseinrichtung 16, eine Positionserfassungseinrichtung 17, einen Hubseilkraftsensor 18, einen Ausladungssensor 19, einen Wippwinkelsensor 20, einen Drehwinkelsensor 21 und/oder einen Hubseillängensensor 22 umfassen.

[0036] Eine Überlast, wie bspw. ein Verhaken des Lasthakens 6 kann z.B. durch die Änderung des Signals des Hubseilkraftsensors 18, durch die Änderung des Signals eines oder mehrerer der genannten Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen und/oder durch eine andere geeignete Methodik erkannt werden.

[0037] Die Steuereinrichtung 10 ist ferner derart ausgebildet, um im Falle einer Überlast, wie bspw. eines Verhakens des Lasthakens 6 den Ausleger 4 mit Hilfe des Wippseilantriebs 11, 12, 13 selbstständig bzw. automatisch und/oder unter Einhaltung einer Leistungs-, Drehmoment- und/oder Drehzahlbegrenzung des Wippseilantriebs 11, 12, 13 um die horizontale Wippachse 3 zu verstellen oder zu wippen, sodass vorzugsweise die Kranstruktur und/oder das Antriebssystem entlastet werden.

[0038] Fig. 2 zeigt einen Kran 1 insbesondere Offshorekran mit einer oder mehreren Hubseilwinden 7 und zugehörigen Hubseilantrieben 8, 9, wobei der Ausleger 4 um eine horizontale Wippachse 3 durch einen oder mehrere Hydraulikzylinder 24 verstellt werden kann.

[0039] An dem vertikalen Teil des Hubseils 5 ist ein Lasthaken 6 angeordnet. In Fig. 2 ist der Lasthaken 6 an einem Schiff 23 verhakt. Fig. 2 zeigt somit einen irregulären bzw. unerwünschten Betriebszustand des Krans 1, der zu einer Überlast führt.

[0040] Der Kran 1 ist auf einem stationären Podest 2 angeordnet. Der Kran 1 kann aber auch auf einem anderen Schiff, einer Barge, bspw. einer schwimmenden Installation oder einer Offshoreplattform angeordnet sein.

[0041] Der Kran 1 weist eine Steuereinrichtung 10 auf, welche derart ausgebildet ist, um mittels an dem Kran angeordneter Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen und/oder mittels derer Signale oder einer Veränderung der jeweiligen Signale den Kranzustand kontinuierlich zur erfassen und/oder eine Überlast, wie bspw. ein Verhaken des Lasthakens 6, beispielsweise an einem auf und abgehenden Schiff 23, zu erkennen.

[0042] Die Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen können einen eine Lasterfassungseinrichtung 16, einen Hubseilkraftsensor 18, einen Ausladungssensor 19, einen Wippwinkelsensor 20, einen Drehwinkelsensor 21 und/oder einen Hubseillängensensor 22 umfassen.

[0043] Eine Überlast, wie bspw. ein Verhaken des Lasthakens 6 kann z.B. durch die Änderung des Signals des Hubseilkraftsensors 18, durch die Änderung des Signals eines oder mehrerer der genannten Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen und/oder durch eine andere geeignete Methodik erkannt werden.

[0044] Die Steuereinrichtung 10 ist ferner derart ausgebildet, um im Falle einer Überlast, wie bspw. eines Verhakens des Lasthakens 6 den Ausleger 4 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 24 selbstständig bzw. automatisch und/oder unter Einhaltung einer Leistungsbegrenzung des Hydraulikzylinders 24 um die horizontale Wippachse 3 zu verstellen oder zu wippen, sodass vorzugsweise die Kranstruktur und/oder das Antriebssystem entlastet werden.

[0045] Der Ausleger 4 des in Fig. 2 gezeigten Krans 1 wird somit nicht durch ein mittels eines Wippseilantriebs 11, 12, 13 angetriebenes Seilwerk, wie dies in dem in Fig. 1 gezeigten Kran 1 erfolgt, geneigt oder gewippt, sondern mittels eines oder mehrerer Hydraulikzylinder 24.

[0046] In Fig. 3 ist eine Steuereinrichtung 10, die mit einem Wechselrichter 29 verbunden ist, gezeigt.

[0047] Der Wechselrichter 29 steuert die Hubseilwinde 7 bzw. den zugehörigen Hubseilantrieb 8 an. Der Hubseilantrieb 8 ist damit ein elektrischer Hubseilantrieb.

[0048] Eine Erkennung einer Überlast, wie bspw. des Verhakens des Lasthakens 6 kann direkt durch den Wechselrichter 29 erfolgen. Dies kann z.B. anhand der Phasenströme des Wechselrichters 29 erfolgen, wodurch der Zeitverzug zwischen dem Auftreten einer Überlast, bspw. am Lasthaken 6 und der Erkennung durch die Steuereinrichtung 10 reduziert werden kann.

[0049] Eine Reduzierung kann zusätzlich oder alternativ erreicht werden, wenn die Erkennung einer Überlast, wie des Verhakens des Lasthakens 6, auf Basis der Änderung des Kranzustands erfasst wird. Dies kann z.B. durch die Erkennung einer Änderung des Signals des Hubseilkraftsensors 18, einer Änderung des Signals eines oder mehrerer der genannten Sensoren und/oder Erfassungseinrichtungen und/oder durch die Erkennung einer Änderung der Phasenströme des Wechselrichters 29 erfolgen.

[0050] Die Steuereinrichtung 10 ist derart ausgebildet, dass diese im Falle einer Überlast, wie eines Verhakens des Lasthakens 6 selbständig und/oder automatisch den Hubwerksantrieb 8 derart ansteuert, dass die Kraft im Hubseil 5, die vorzugsweise durch den Hubseilkraftsensor 18 erfasst wird, unter Einhaltung der Leistungs- und/oder Drehmomentgrenzen des Hubseilantriebes 8 möglichst konstant gehalten und somit die Kranstruktur entlastet wird.

[0051] Die Steuereinrichtung 10 ist bevorzugt integraler Bestandteil des Wechselrichters 29, wie dies durch das Bezugszeichen 30 angedeutet wird, wobei die Überwachung, Erkennung und/oder Ansteuerung auf einer Steuereinrichtung des Wechselrichters 30, bspw. als Sicherheitsfunktion, implementiert sein kann.

Ansprüche

1. Kran mit einem um eine Wippachse wippbaren Ausleger und/oder mit einem um eine Drehachse drehbaren Drehwerk, einem Hubseilantrieb, der durch einen Wechselrichter angesteuert wird und einem Wippmittel, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Ausleger mittels des Wippmittels um die Wippachse gewippt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran eine Steuereinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, um das Wippmittel und/oder das Drehwerk derart anzusteuern, dass der Ausleger um die Wippachse gewippt wird und/oder das Drehwerk um die Drehachse gedreht wird, um eine auf den Kran und/oder auf den Ausleger wirkende Überlast zu reduzieren, wobei die Steuereinrichtung ferner derart ausgebildet ist, um die Überlast durch die Änderung eines Betriebszustands des Wechselrichters zu erkennen.

2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wippmittel eine Wippseilwinde und/oder einen Hydraulikzylinder umfasst.

3. Kran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, um das Wippmittel und/oder das Drehwerk unter Einhaltung einer Leistungs-, Drehmoment-, Kraft-, Druck-, Volumenstrom- und/oder Drehzahlbegrenzung des Wippmittels und/oder des Drehwerks, vorzugsweise automatisch anzusteuern.

4. Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran einen oder mehrere Sensoren und/oder eine oder mehrere Erfassungseinrichtungen umfasst.

5. Kran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, um mittels des Sensors oder der Sensoren und/oder der Erfassungseinrichtung oder Erfassungseinrichtungen oder bei einer Änderung eines Signals des Sensors oder der Sensoren und/oder der Erfassungseinrichtung oder Erfassungseinrichtungen das Wippmittel und/oder das Drehwerk anzusteuern.

6. Kran nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor oder die Sensoren und/oder die Erfassungseinrichtung oder Erfassungseinrichtungen einen Wippseilkraftsensor, einen Wippseillängensensor, eine Lasterfassungseinrichtung, eine Positionserfassungseinrichtung, einen Hubseilkraftsensor, einen Ausladungssensor, einen Wippwinkelsensor, einen Drehwinkelsensor und/oder einen Hubseillängensensor umfassen oder darstellen.

7. Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubseilantrieb ein Hubseil antreibt, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet, um den Hubseilantrieb, vorzugsweise automatisch, derart anzusteuern, dass eine Kraft im Hubseil, vorzugsweise unter Einhaltung der Leistungs- Drehmoment- und/oder Drehzahlgrenzen des Hubseilantriebs, konstant gehalten wird oder maximal um 30 %, vorzugsweise 20 %, insbesondere 10 %, schwankt.

8. Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlast in einen vertikal und einen horizontal wirkenden Betrag zerlegbar ist, wobei der vertikal oder horizontal wirkende Betrag vorzugsweise einen Anteil zwischen 50 % und 100 %, vorzugsweise zwischen 50 % und 90 %, insbesondere zwischen 70 % und 90 % aufweist.

9. Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kran ein Offshorekran ist.

10. Verfahren zur Reduzierung einer auf einen Kran nach einem der vorhergehenden Ansprüche wirkenden Überlast mit den Schritten:

- Erkennen einer auf den Kran und/oder den Ausleger wirkenden Überlast durch die Änderung eines Betriebszustands des Wechselrichters;

- Wippen des Auslegers um eine Wippachse und/oder Drehen des Drehwerks um eine Drehachse, um die Überlast zu reduzieren.

Zeichnung