In letzter Zeit zeigen immer mehr Kunden großes Interesse an Kränen und Winden mit Seegangskompensationssystem. Angesichts dieser hohen Nachfrage halten wir es für wichtig, eine ausführliche Einführung in diese fortschrittliche Technologie zu geben.
Dieser Artikel soll einen umfassenden Überblick bieten und grundlegende Einführungen, Arbeitsprinzipien, wichtige Unterschiede und gängige Anwendungen sowohl der aktiven als auch der passiven Seegangskompensation abdecken. Wir glauben, dass diese Ressource Schiffsingenieuren, Einkaufsleitern und Neueinsteigern in der Branche wertvolle Einblicke bietet.
Seegangsentschädigung
Die Seegangskompensation ist eine moderne Technik, die hauptsächlich durch hydraulische oder elektrische Antriebssysteme angetrieben wird. Ihr Hauptzweck besteht darin, die Seegangsbewegung in Hebevorrichtungen auf Offshore-Plattformen einzuschränken.
Diese Methode wird häufig auf Hebeausrüstungen auf Schiffen und Offshore-Plattformen angewendet und verwendet Hebeausgleichszylinder, Haken oder Winden, um den Einfluss der Schiffshebebewegung auf schwebende Lasten zu reduzieren oder zu eliminieren.
Es umfasst zwei Haupttypen: aktive Heave-Kompensation und passive Heave-Kompensation. Es erstreckt sich auch auf Ansätze wie Balanced Heave Compensation und gemischte Aktiv-Passiv-Systeme.
Hubbewegung:
Auf See bewegt sich ein Schiff in sechs Freiheitsgraden, die durch Wellen beeinflusst werden, darunter Schwanken, Wellen, Heben, Rollen, Stampfen und Gieren.
Einer der einflussreichsten Faktoren für die Stabilität von Offshore-Hebevorgängen ist die Hubbewegung, die wir auch als vertikale Bewegung verstehen können.
Grundprinzipien:
Im Kern beruht die Seegangskompensation auf Sensoren, die den Abstand zwischen dem Schiff und der am Kran hängenden Last erfassen und messen. Durch die Erkennung der Wellenrichtung sendet der Kran ein Ausgleichssignal, das die Last dazu veranlasst, in die entgegengesetzte Richtung zu schwingen.
Dieser Prozess mildert oder wirkt der durch Wellen verursachten vertikalen Bewegung des Schiffes entgegen und ermöglicht so den Kranbetrieb auf See, der mit dem Betrieb an Land vergleichbar ist. Natürlich sind die Prinzipien der aktiven Seegangskompensation und der passiven Seegangskompensation wieder etwas unterschiedlich, wie wir im Folgenden ausführlich erläutern werden.
Vorteile:
Im Bereich der Offshore-Aktivitäten, die anfällig für Welleneffekte und Lastschwankungen sind, erweist sich die Seegangskompensation als bahnbrechend. Es minimiert wirksam die Auswirkungen von Wellen auf das Heben, Übertragen, Aussetzen und Bergen von Unterwasserausrüstung und gewährleistet so die erforderliche Laststabilität.
Entscheidend ist, dass diese Technologie potenzielle Gefahren für Schiffe, Hebezeuge und Betriebsbereiche abwendet und so den Weg für sicherere und effizientere Offshore-Einsätze ebnet.
Was ist eine aktive Seegangskompensation?
AHC steht für „Active Heave Compensation“ und ist die am weitesten verbreitete Technologie, die darauf ausgelegt ist, proaktiv und präventiv auf Hebebewegungen zu reagieren und so die Kontrolle über die Position einer Ladung relativ zum Meeresboden zu erlangen.
Funktionsprinzip von AHC:
Im Kern nutzt AHC ein Steuerungssystem, das mit angetriebenen Aktuatoren ausgestattet ist, um den von Sensoren erfassten Bewegungen aktiv entgegenzuwirken. Diese Sensoren, häufig Trägheitsmessgeräte oder hochpräzise Satellitennavigationssysteme, erkennen Schiffsbewegungen und lösen Aktuatoren aus – typischerweise Hydraulikzylinder –, die in Hebehaken integriert oder direkt an Windenausrüstung angebracht sind.
Das Hauptziel besteht darin, eine konstante vertikale Position für eine frei hängende Last oder eine konstante Spannung für eine unterstützte oder feste Last aufrechtzuerhalten. Echtzeitsignale von Bewegungsreferenzeinheiten (MRUs) oder voreingestellten Messpositionserkennungssystemen leiten das Steuerungssystem, ob SPS oder computerbasiert, bei der Berechnung der notwendigen Anpassungen für die aktiven Komponenten, um Schiffsbewegungen zu verhindern.
AHC zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, nahezu in Echtzeit auf gemessene Bewegungen zu reagieren und Verschiebungen effizient auszugleichen. Diese Funktionalität erweist sich als äußerst wichtig, wenn es darum geht, die Auswirkungen von Wellen, Wind und anderen externen Faktoren auf Schiff und Plattform abzumildern. Indem AHC diesen Bewegungen aktiv entgegenwirkt, sorgt es für Stabilität, Sicherheit und Effizienz, insbesondere bei rauer See. Diese proaktive Technologie minimiert wetterbedingte Ausfallzeiten, verlängert die Betriebszeit und reduziert Geräteschäden.
Diversifizierte Varianten von AHC
- Lineare aktive Seegangskompensation (LAHC):
LAHC ist in Standardkrane und Hebezeuge mit Windenantrieb integriert und nutzt Hydraulikzylinder. Als Ergänzung zu bestehenden Windensystemen bietet es Anpassungsfähigkeit an verschiedene Schiffsanordnungen. Während es für die Handhabung großer Lasten effizient ist, ist es für Lasten unter 100 Tonnen weniger geeignet. Trotz seiner Unfähigkeit, Energie zurückzugewinnen, verbraucht LAHC deutlich weniger Energie als andere aktive Seegangskompensationssysteme.
- Primär regulierte AHC (PAHC):
PAHC-Systeme stellen die neueste AHC-Technologie dar und nutzen Hydraulikpumpen und -motoren, um die Geschwindigkeit und Richtung der Winde zu regulieren, wodurch ein geschlossenes Hydrauliksystem entsteht. Das PAHC-System zeichnet sich durch niedrige Kosten, geringen Platzbedarf, nahtlose Integration und Energierückgewinnungsfähigkeit aus und zeichnet sich durch eine unkomplizierte Konstruktion aus, die eine einfache Installation und Wartung gewährleistet.
- Rotierende/sekundär regulierte AHC (RAHC):
Diese Variante steuert direkt die Windentrommel und erfüllt eine Doppelfunktion beim Heben und Bereitstellen von AHC. Das RAHC-System nutzt Elektro- oder Hydraulikmotoren zum Antrieb der Winde und arbeitet vollautomatisch und reagiert auf die Neigung, Gierung und Bewegung der Meeresoberfläche. Es liefert nicht nur Strom, sondern gewinnt auch die kinetische Energie der Kabeltrommel zurück. Damit ist es das energieeffizienteste und beliebteste AHC-System.
Was ist passive Seegangskompensation?
PHC steht für „Passive Heave Compensation“ und verfolgt einen reaktiven Ansatz zur Hebebewegung. Dieses System ist auf langfristig am Meeresboden befestigte Lasten zugeschnitten und konzentriert sich auf die Stoßdämpfung, die Aufrechterhaltung einer konstanten Spannung und den Schutz vor Überlastung.
Das Standard-PHC-Gerät befindet sich normalerweise zwischen dem Kranhaken und der Last und ist ein einfaches geschlossenes Hydrauliksystem. Diese Einfachheit minimiert den Bedarf an komplizierten elektronischen Steuerungssystemen und Instrumenten, was zu einem geringen Bedarf an elektrischer Energie führt. PHC-Geräte können auch bei Stromausfällen betrieben werden.
Arbeitsprinzip von PHC:
Das PHC-System besteht aus einem Hydraulikzylinder und einem Druckspeicher und fungiert als hydropneumatische Federeinheit. Dieser Mechanismus nutzt Federn und Dämpfer, die der Luftfederung in Landfahrzeugen ähneln, allerdings an die anspruchsvolle maritime Umgebung angepasst sind.
Wenn das Schiff aufsteigt, komprimiert sich das Gas im Akkumulator, um die steigende Verdrängung auszugleichen und Energie zu speichern. Umgekehrt dehnt sich das Gas beim Absinken des Schiffes aus, um die sinkende Verdrängung auszugleichen und die gespeicherte Energie freizusetzen.
Dieser dynamische Energieaustausch hat eine stabilisierende Funktion und hält die Masse in einer Nennposition, in der die Feder entlastet ist. In der Praxis wird dadurch die auf die Hebeausrüstung übertragene Bewegung erheblich verringert, indem der Aufprall von Wellen effektiv absorbiert wird.
Unterschied zwischen aktiver und passiver Seegangskompensation
Angenommen, Sie erwägen den Kauf eines Seegangskompensationssystems. In diesem Fall bietet die folgende Vergleichstabelle einen kompakten Überblick über die Unterschiede zwischen passiver und aktiver Seegangskompensation. Sie wird Ihnen bei Ihrer Entscheidungsfindung eine wertvolle Hilfe sein:
| Merkmal | Passive Seegangskompensation (PHC) | Aktive Seegangskompensation (AHC) |
| Kosten | deutlich günstiger als AHC | Das gesamte AHC-System ist teuer |
| Funktionsprinzip | „Reaktives System“, nutzt die natürlichen Dämpfungseigenschaften des Systems | Verwendet Instrumente und passt sich aktiv an die Schiffsbewegung an |
| Leistungsbedarf | Benötigt keine zusätzliche Energie | Erfordert Strom für das Instrumentierungs- und Steuerungssystem |
| Genauigkeit | Im Vergleich zu AHC weniger genau, mit Einschränkungen verbunden | Hohe Kompensationsgenauigkeit und -geschwindigkeit |
| Schnelligkeit | Es gibt eine bestimmte Zeitverzögerung | Kann in Echtzeit kompensieren |
| Bedienbarkeit | Belastungsszenarien erfordern möglicherweise spezifische Berechnungen und Belastungsbeschränkungen | Kann jederzeit jede Last heben, anpassbar an wechselnde Lastszenarien |
| Komplexität | Einfach und zuverlässig, weniger Systemkomplexität | Komplexere Steuerungssysteme und erfordern mehr Wartung |
| Anwendbarkeit | Für schwere Lasten mit geringen Genauigkeitsanforderungen | Effektiv für verschiedene Belastungsszenarien |
| Energy Consumption | Benötigt keine Energie | Verbraucht Energie |
| Vergütungseffizienz | Übersteigt normalerweise nicht 80 % | Im Allgemeinen höher, bis zu 90 % |
Bewegungskompensierte Ausrüstung
Hubkompensierter Kran
Offshore-Krane Integriert in Seegangskompensationssysteme definieren die Standards für Reaktionsfähigkeit, Sicherheit, Stabilität und Präzision bei maritimen Hebevorgängen neu. Ihre Einsatzfähigkeit erstreckt sich auf größere Tiefen und anspruchsvollere Meeresbedingungen und gewährleistet die Sicherung der Kabel und des Krans selbst.
Allerdings haben die erweiterten Funktionen von Kränen mit Hubkompensation ihren Preis. Diese fortschrittlichen Systeme können im Vergleich zu Kranen ohne wellenkompensierte Technologie eine finanzielle Belastung zwischen 100,000 und fast einer Million US-Dollar verursachen.
Aktiver Heave-kompensierter Kran:
Der Active Heave Compensated Crane zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, aktuelle Wellenbewegungen zu berechnen, zu analysieren und vorherzusagen. Mit dieser Weitsicht gleicht er bevorstehende Vertikalbewegungen aktiv aus und sorgt so für eine stabilisierte Last bei Landungen. Ganz gleich, ob sie vor der Küste oder unter Wasser eingesetzt werden, AHC-Krane bieten den Betreibern zusätzlichen Komfort und Sicherheit.
Im Vergleich zu PHC-Kranen zeichnen sich AHC-Krane durch ein breiteres Einsatzspektrum und überlegene Kompensationsfähigkeiten aus. Darüber hinaus sind AHC-Krane durch die Integration von Energierückgewinnungsfunktionen energieeffiziente Alternativen und tragen zu erheblichen Energieeinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Kranen bei.
Passiver Heave-kompensierter Kran:
Passive Heave-kompensierte Krane erreichen den Wellenausgleich durch passive Heave-Kompensatoren, vergleichbar mit einem „Stoßdämpfer“ für Ihren Kran.
PHC-Krane sind für ihre Einfachheit und Zuverlässigkeit bekannt und bieten eine einfache Installation und keine komplexen integrierten Systeme. Dadurch eignen sie sich gut für allgemeine Hebearbeiten auf See und erfüllen die Anforderungen an stabile und zuverlässige Leistung.
Hubkompensierte Winde
Die Heave-kompensierte Winde ist eine Weiterentwicklung der konventionellen Winde Schiffswinden, Integration von Heave-Bewegungssensoren, einem Steuerungssystem und verschiedenen Schnittstellen.
Dieses fortschrittliche Windensystem ist auf raue See zugeschnitten und sorgt für Stabilität und Präzision beim Heben und Senken von Schiffen, die durch anspruchsvolle Wellen navigieren.
Aktive Heave-Kompensationswinde:
Die AHC-Winde ist speziell für Verbindungs- oder Einsatzvorgänge von Schiffen oder Offshore-Plattformen zu Unterwasser- und U-Boot-Strukturen konzipiert. Die Anwendungen reichen von der Kabelverlegung und Offshore-Bohrungen bis hin zu ozeanografischen Untersuchungen.
Die AHC-Winde reagiert über das Steuerungssystem schnell auf Signale der Motion Reference Unit (MRU). Die automatische Anpassung der Kabel-/Drahtlänge durch eine instrumentengesteuerte Windentrommel gleicht die Hubbewegungen des Schiffes aus. Der geringe Stromverbrauch sorgt dafür, dass der Bediener die volle Kontrolle hat, und gewährleistet so auch bei extremen Wetterbedingungen einen effizienten Betrieb.
Passive Heave-kompensierte Winde:
Fast alle windenkompensierten Winden verwenden das AHC-System, und vollständig passive windenkompensierte Winden sind selten.
PHC kann jedoch effektiv mit AHC kombiniert werden, um eine optimale Leistung des Windensystems zu erreichen.
Heave-kompensierte Gangway
Die Heave Compensated Gangway gewährleistet einen sicheren und effizienten Personal- und Frachttransfer zwischen Schiffen und verschiedenen Offshore-Anlagen. Einschließlich Windkraftanlagen, OSV-Schiffen, Offshore-Bohrinseln und Unterkunftsplattformen wirkt es Schiffsbewegungen entgegen und sorgt für Stabilität für einen reibungslosen Transfer bei rauer See.
Es gibt sie in zwei Formen: aktiv und passiv, wobei die Passive Heave Compensated Gangway eine kostengünstige Wahl für diejenigen mit geringeren Anforderungen an die Transportstabilität darstellt.
Die Active Heave Compensated Gangway wurde für den sichereren Transfer von Personal und Fracht zu festen Offshore-Installationen entwickelt und ermöglicht den Durchgang in allen Positionen während der Ausgleichsbewegungen.
Heave-kompensierter Davit
Es bezieht sich auf den funktionierenden Bootsdavit und Davit für Rettungsboote integriert mit AHC-Winde, die dem Bediener eine sichere und präzise Bergung ermöglicht Rettungsboote bei schwierigen Seebedingungen. Diese Technologie ermöglicht schnelle und präzise Rettungseinsätze und minimiert das Risiko von Sekundärverletzungen für in Not geratene Personen.
Hubkompensierte Plattform/Lastkahn
Die Heave Compensated Platform revolutioniert den Offshore-Betrieb und leitet eine neue Ära der Sicherheit und Kosteneffizienz ein. Diese Technologie verringert die Bewegung kritischer Anlagen wie Schiffe, Lastkähne und Hubplattformen.
Von kleinen Plattforminstallationen bis hin zu Wartungsaufgaben in Offshore-Windparks und Öl- und Gasanlagen verbessert diese Plattform die Bedienbarkeit und senkt die Kosten erheblich.
Durch den Ausgleich von Wellen, Schwankungen und Gieren verwandelt die Plattform das Deck in einen stabilen Arbeitsbereich. Dies gewährleistet einen präzisen Maschinenbetrieb auch bei widrigen Wetterbedingungen.
Ist eine Seegangskompensation für Ihren Betrieb unerlässlich?
Erwägen Sie die Notwendigkeit einer Seegangkompensation? Die Entscheidung hängt von Ihrem konkreten Anwendungsfall ab. Ohne Seegangskompensation erfahren Hebezeuge synchrone vertikale Bewegungen mit der Seegangsbewegung des Schiffes, was zu einer gewissen Instabilität führt.
Bei Einsätzen, die Stabilität und statische Belastungen erfordern, wie z. B. die Platzierung von ROVs/CTDs, die Verlegung von Unterseekabeln und die Positionierung auf dem Meeresboden, ist eine Hebungskompensation unerlässlich. Das Fehlen dieser Technologie kann Ihre Fähigkeit zur Ausführung präziser Aufgaben unter schwierigen Meeresbedingungen einschränken.
Wenn Ihr Kran jedoch hauptsächlich für unkomplizierte Aufgaben wie das Heben von Fracht, Ausrüstung und Vorräten dient und geringfügige Unebenheiten kein Hindernis darstellen, ist die Hebungskompensation möglicherweise keine kritische Anforderung für Ihren Betrieb.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Seegangskompensation, auch wenn sie eine optionale Investition ist, für den Seebetrieb von unschätzbarem Wert ist. Wenn das Budget es zulässt, ist die Integration eines Seegangskompensationssystems in Ihre Ausrüstung eine kluge Entscheidung.
OUCO ist bereit, Ihre Anforderungen mit hochmodernen AHC-Offshore-Kranen, Konstantspannungswinden usw. zu erfüllen LARS-Systeme. Unsere Ausrüstung hat auf verschiedenen Plattformen außergewöhnliche Leistung gezeigt, darunter Forschungsschiffe, Polareisbrecher, OSV-Schiffe und verschiedene Offshore-Installationen.
Unabhängig von der Tragfähigkeit Ihres Krans oder Ihrer Winde ist OUCO auf die Konfiguration optimaler, auf Ihre Anforderungen zugeschnittener Systeme zur Seegangskompensation spezialisiert. Unsere benutzerfreundlichen Bedienfelder ermöglichen einen einfachen Zugriff auf die Ausrüstung und alle zusätzlichen Funktionen.
Sollten Sie Interesse oder Anfragen haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Wir sind hier, um Ihre Fragen zu beantworten und herauszufinden, wie die Seegangskompensation die Effizienz und Sicherheit Ihrer maritimen Unternehmungen steigern kann.
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