用于将连结装置附接到自由浮动物体的装置的制作方法

本发明涉及一种用于将连结装置附接到自由浮动物体的装置，自由浮动物体例如为自由浮动的物品或自由浮动的人。这种装置例如可以配置在船舶上或近海建筑物上。

背景技术：

例如，船只或浮动物品从船舶的甲板引入或布放到水中，然后再次回收。这种布放回收系统(lars)通常设置有与该船只或该浮动物品连接的连结装置，以使得船只或浮动物品可以通过与连结装置连接的升降装置进行布放和回收。

通过船舶和自由浮动物体彼此之间的相对运动，使得诸如船只或浮动装置的自由浮动物体的安全回收变得更加困难。起重机吊钩的连接或相应的连结装置的紧固是目前尚未得到满意解决的问题。为防止碰撞造成的损坏，自由浮动的物品与船舶保持安全距离。连结装置的附接通常是手动进行的，例如由船舶上的海员用杆子将连结装置引导至自由浮动物体。

或者，船舶可以布放网或也被称为库的水下笼子。然后，浮动装置自动地进入网或库内。因此，浮动装置不会被抓住，而是被捕获并回收。然而，对于浮动装置的这种适当的可操作性是必要的。

回收的另一种可能性是从浮动装置上弹射回收线。浮动装置上升到水面上，可以用船舶上的钩子或类似的东西将浮动装置捕获并带进船舶上。为此，浮动装置需要相应的设备来弹出回收线。

在手动方法中，连结装置例如由船舶上的海员附接到自由浮动的物体上。他经常需要多次尝试，并且这项工作既费力又费时。此外，这种方法也具有很高的风险，因为携带连结装置的人可能会落水或者可能被船舶上摇摆的负载击中，例如被升降装置的部件击中。

在水下笼子中捕获或使用回收线回收的特殊解决方案对要回收的浮动装置提出了很高的要求。没有可靠的通用解决方案用于将连结装置附接到自由浮动物体上。此外，这些解决方案相对较大且较重，并占用了大量的货物空间或承载能力。

因此，本发明的目的是将连结元件附接到自由浮动物体上，以使其能够通过升降装置回收。

技术实现要素：

通过根据权利要求1的装置和根据权利要求13的船只解决了上述问题。从属权利要求中阐述了有利的实施例。

根据一个实施例，该问题通过一种用于将连结装置附接到自由浮动物体的装置来解决，自由浮动物体例如为自由浮动的物品或自由浮动的人，该装置包括：至少一个能够与升降装置的承载端连接的第一连接端、位于所述第一连接端和所述连结装置之间的承载连接件以及与所述承载连接件分离设置的引导装置，所述引导装置将所述连接端与连结装置连接，并且所述引导装置配置为相对于所述第一连接端引导所述连结装置。

该装置用于将连结装置专门引导至自由浮动物体，并且使连结装置连结或附接到自由浮动物体，自由浮动物体例如为自由浮动物品、船只、浮动装置或人。通过附接连结装置，将物体与升降装置连接。

通常，引导装置在功能上独立于承载连接件。引导装置可描述为装置的引导分支，其形成为位于第一连接端和连结装置之间的与负载分支平行的连接。“平行连接”这个术语在这里应该从功能上理解，而不是从几何上理解。负载分支由承载连接件形成。因此，引导装置形成为承载连接件的“旁路”。

这两个分支使承载连接件承载负载的功能和将连结装置引导至自由浮动物体的功能之间能够功能独立。

连结装置通常形成为装置的第二连接端。装置的第二连接端用于连结到自由浮动物体。装置的第一连接端用于连结及连接到升降装置。

由承载连接件形成的负载分支基本上用于承担连结到连结装置上的物体的负载。在最简单的情况下，承载装置可以是负载绳，其尺寸足以承受物体的载荷，例如将物体拉出水面。然而，承载连接件也可以是链条并且通常由柔性连接元件形成，该柔性连接元件一方面具有足够的尺寸，具体是为了承受物体的重量负荷，另一方面允许连结装置相对于第一连接端自由移动。

因此，承载连接件将第一连接端与第二连接端连接。另外，引导装置将第一连接端与第二连接端连接，并且引导装置通常与承载连接件分离。通过引导装置至少部分地控制，限定第二连接端(即连结装置)相对于第一连接端的位置。引导装置可以相对于第一引导端引导第二引导端。

这样就可以通过引导装置将连结装置移动到一直处于自由浮动的物体上，并且使连结装置与自由浮动物体连结。与承载连接件相反，引导装置不必承担或承受自由浮动物体的负荷。自由浮动物体的负荷由承载连接件承担。引导装置仅需构造成，使其能够安全地承受连结装置的负荷(即重量)，并以受控的方式将连结装置引导至自由浮动物体。这样就可以以简洁和轻量化的方式配置引导装置。

由于引导装置仅需要移动连结装置，所以只产生相对较小的反作用力矩(reaktionsmomente)。因此，可以相对快速地移动连结装置，以使得连结装置能够相对容易地跟踪自由浮动物体。

引导装置允许连结装置相对于第一连接端至少进行可控的一维运动。通常，引导装置至少配置为使得连结装置具有相对于第一连接端的可控二维运动，并且优选地具有可控三维运动，即在所有空间方向上运动。

连结装置相对于第一连接端的可控一维运动通常与升降装置所在的参考系统有关。例如，如果第一连接端是起重机缆绳的端部并且用于附接连结装置的装置固定到缆绳的端部上，则根据一个实施例，包括有该装置的起重机缆绳的偏转也是受控制的运动。

因此，引导装置包括至少一个第一致动器。例如，可以将其配置为执行受控的线性移动或转动。例如，气动线性致动器可以像气动肌腱一样作为致动器使用，因为它们具有相对较轻的重量和较高的功重比。因此，这种致动器也能够执行相对快速的运动，这对于受控跟踪并使连结装置接近自由浮动物体是有利的。

自由浮动物体具体被认为是不会永久机械地连接到升降装置上的物体。

自由浮动物体可以漂浮在水面上，也可以部分进入水中或者完全在水下。例如，它们可以是：有人驾驶或无人驾驶的小船或潜水艇、浮动装置或测量仪器、货物、箱子、容器、桶、漂浮物或人。自由浮动物体的重量可以从几公斤到几吨。

自由浮动物体可以是可操纵的，例如它们具有自己的推进系统。然而，它们也可以是不可操纵的。它们受水流、波浪和风的影响，并相对于升降装置和连结装置改变自身的位置和方位。

例如，由于波浪的运动，自由浮动物体就会移动。此外，例如固定到船上或形成船的一部分的升降装置也可以由于波浪的运动而移动。因此，自由浮动物体和升降装置可以相对于彼此运动。这种相对运动的幅度和频率可以波动。通过引导装置对连结装置的受控引导，可以抵消该相对运动，并且连结装置的运动与自由浮动物体的运动相协调，或者它们的运动可以至少均衡。换句话说，即使升降装置和自由浮动物体相对彼此运动较大，也可以通过引导装置确保连结装置和自由浮动物体之间的相对运动相对较小。这由重量轻的引导装置维持。

引导装置本身不承受物体的负荷，而仅承受连结装置的负荷。因此，引导装置可以配置为相对简洁。通过这种方式可以节约成本。

为了便于比较，应该参考一种解决方案，其中，例如由机械臂承担自由浮动物体的附接以及升起。因此，机械臂必须相应以坚固的方式配置以承受物体的负荷。通过这种方式，机械臂也变得迟缓并且不允许进行快速移动。

相比之下，引导装置仅需要安全地移动连结装置即可。因此，引导装置可以配备更小、更轻和更具成本效益的组件。此外，这种引导装置还允许更快的运动，以使得引导装置也可以跟随由于波浪运动而移动较大的物体，并且使连结装置可以更好、更可靠地向物体移动。

根据一个实施例，引导装置可以采用一种称为停放配置(parkkonfiguration)的结构，其中，自由浮动物体的负荷几乎完全由承载连接件承担，而引导装置在很大程度上释放负荷。通过这种方式，有可能在连结发生之后，引导装置采用停放配置，负荷由承载连接件承担。

例如，停放配置可以使得引导装置在第一连接端和第二连接端(连结装置)之间具有距离，该距离本身大于这两个端部之间的承载连接件的距离(如果承载连接件不存在)。例如，如果引导装置的可调节长度的最大长度大于承载连接件的最大长度，则引导装置可以“释放”到承载引导装置的最大长度，然后引导装置本身不再承受任何负荷。然后，通常已经附接到物体的连结装置也由承载连接件承载。

一种可以想到的可能性是，例如，通过至少一个气动肌腱实现引导装置，该气动肌腱的最大长度大于承载连接件(例如为绳索)的最大长度。在连结发生后，肌腱可以放松。通过其如此产生的伸展，绳索被拉紧而肌腱松弛。

或者，可以缩短承载连接件，以承担物体以及连结装置的负荷并释放引导装置。

自由浮动物体所漂浮的液体可以是例如盐水、海水、淡水、微咸水，或者也可以是废水或处理过的水(如氯化水)。漂浮在油中或水和油的混合物中的物体也符合本发明。为简单起见，该描述涉及水中的自由浮动物体，但不限于此。

根据一个实施例，用于附接连结装置的装置可以组装和拆卸。它可以装配在合适的升降装置上，也可以再次拆卸和存放。因此，该装置可以作为用于升降装置的附加套件被提供。

在最简单的情况下，该装置可以例如连接到起重机上，例如通过其第一连接端连接到起重机吊钩上。然后通过引导装置将连结装置引导到自由浮动物体，直到发生连结。在这样做时，起重机吊钩不需要移动，而是可以对连结进行支撑。在完成连结之后，或者缩短承载连接件的长度，或者引导装置采用其停放配置。最终承载连接件被拉紧并且起重机吊钩被吊起。通过这样，当前连结的物体可以被升起和回收。

回收完成后，装置可以拆卸和存储。

连结装置可以附接到物体并将其连结。然后，连结装置以承载的方式与物体连接。连结装置适用于浮动物体，并且可以包括例如钩子、钩环、套、环、圆形的或圆柱形的连结件、蘑菇头锁、夹子或网。根据连结装置的类型，连结装置的附接涉及例如钩挂、咬合、穿入、包围、连结、对接、夹持或困住。

根据一个实施例，连结装置具有固定机构，该固定机构防止在附接之后从物体上意外脱离。当连结装置与物体接触时，固定机构可以自锁。固定机构以这样的方式配置，使其只能通过有意的解锁来打开。

固定机构例如可以是钩环上的弹簧锁(schnappverschluss)或蘑菇头锁。

根据一个实施例，引导装置可以承受连结装置的负荷，其中连结装置上未连结物体。

根据一个实施例，承载连接件的负荷是引导装置的负荷的倍数。承载连接的件负荷例如可以是引导装置的负荷的5倍以上或10倍以上。

该装置将连结装置附接到自由浮动物体，以使得升降装置的承载端与物体连接。升降装置以这样的方式配置，使其承受物体的动态拉伸负荷。

升降装置可以配置为使其能够将物体升起或拉出水面。根据一个实施例，升降装置可以是起重机、提升绞车或牵引绞车或类似设备。这种升降装置的承载能力相当于在波涛汹涌的海面上提升装置拉动数百公斤或数吨的质量的力。

根据一个实施例，提升装置的承载能力为至少1吨或至少5吨或至少10吨。

用于附接连结装置的装置包括至少一个第一连接端，该第一连接端可以连接到提升装置的承载端。提升装置的承载端以这样的方式配置，使其可以连接到用于附接连结装置的装置的第一连接端。根据一个实施例，提升装置的承载端例如是钩子、孔眼、板或稳定绳索的端部。

如上所述，用于附接连结装置的装置包括位于第一连接端和连结装置之间的承载连接件。承载连接件配置为使其承受水中物体的拉伸载荷。承载连接件可以配置为使其承受将物体升起或拉出水面所需的载荷。

承载连接件在没有承载物体的载荷时未装载。承载连接件在承载物体的载荷时被装载。

升降装置的承载端、承载连接件和连结装置形成负载分支，其可以承受物体的动态拉伸载荷。当连结装置未连接到物体时，负载分支未装载。当连结装置与一个或多个物体连结时，负载分支被装载，并且物体的负荷由负载分支承担。

根据一个实施例，引导装置与承载连接件分离，并且将装置的第一连接端与连结装置连接。引导装置以这样的方式配置，使其可以相对于第一连接端引导连结装置。因此，优选引导装置与承载连接件分离设置并且将装置的第一连接端与连结装置连接。根据一个实施例，引导装置平行于承载连接件。

根据一个实施例，引导装置在负载分支未装载时引导连结装置。这可以在一个或多个空间维度中进行。

引导装置可以移动连结装置的运动范围限定了用于自由浮动物体的捕获区域。通过引导装置对连结装置进行引导，可以捕获自由浮动物体并可以在捕获区域将其连结。

根据一个实施例，引导装置以这样的方式配置，以使其可以增加或减小第一连接端和连结装置之间的距离。引导装置可以配置为，在通过增加从装置的第一连接端到连结装置的距离，将连结装置连结到物体之后，以装载承载连接件。在这样做时，引导装置可以采用上述停放配置。

根据一个实施例，引导装置以这样的方式配置，以使其可以在水平面(即基本上平行于水面的平面)上移动连结装置。然后，相对于第一连接端引导连结装置。升降装置位于相对运动的参考系统中。

附图说明

下面将通过示例性实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于此。附图仅示出了示意图并且未按比例绘制。

图1a和1b示出了本发明的实施例的侧视图和俯视图。

图2a和2b示出了本发明的已装载和未装载的承载连接件的实施例承载。

图3示出了用于控制将连结装置附接到自由浮动物体的装置的实施例形式的流程图。

具体实施方式

根据一个实施例，图1a和1b示出了一种用于将连结装置100附接到自由浮动物体101的装置，自由浮动物体101例如为自由浮动物品或自由浮动的人，该装置包括：至少一个可以连接到升降装置120的承载端121的第一连接端102，位于第一连接端102和连结装置100之间的承载连接件103，以及与承载连接件103分离设置的引导装置104，引导装置104将连接端102与连结装置100连接，并且引导装置104配置为相对于第一连接端102引导连结装置100。

根据一个实施例，用于将连结装置100附接到自由浮动物体101(例如自由浮动物品或自由浮动的人)上的装置包括：至少一个可以连接到升降装置120的承载端121的第一连接端102，位于第一连接端102和连结装置100之间的承载连接件103，以及与承载连接件103分离的引导装置104，引导装置104将连接端102与连结装置100连接，并且引导装置104配置为当承载连接件103未装载时，引导装置104相对于第一连接端102引导连结装置100。

根据一个实施例，升降装置120固定在底座122上。升降装置120的底座122可以是船只或近海建筑物的一部分或者升降装置120可以固定在水路附近。

根据一个实施例，升降装置120的底座122为船舶的一部分。升降装置120可以是船舶的a形框架或起重机。

引导装置104可以在至少一个空间维度上使连结装置100移动，也可能在两个或三个空间维度上使连结装置100移动。引导装置104相对于第一连接端102引导连结装置100。

引导装置可以引导连结装置100的位置。根据一个实施例，引导装置104还可以改变连结装置100相对于物体101的位置。

根据一个实施例，引导装置104以这样的方式配置，即它可以改变第一连接端102和连结装置100之间的距离。引导装置104可以配置为，通过改变装置的第一连接端102到连结装置100的距离，使得连结装置连结到物体上之后，以装载承载连接件103。

图1a和1b中所示的引导装置104包括多个线性致动器104a、104b、104c。第一线性致动器104a垂直于水面布置，并与承载连接件103分离地使连结单元100与装置的第一连接端102连接。第二线性致动器104b和第三线性致动器104c相对于水面水平布置。水平致动器通过升降装置的底座122和升降装置120，与承载连接件103分离地使连结单元100与第一连接端102连接。

根据一个实施例，引导装置104包括至少一个第一线性致动器104a，其将连接端与连结装置连接。

根据一个实施例，引导装置104包括至少一个第二线性致动器104b，其具有第一端和第二端，其中第一端形成装置的第二连接端，用于将该装置相对于升降装置120附接，第二端与连结装置100连接。

根据一个实施例，引导装置104包括至少两个线性致动器104b、104c，每个线性致动器均具有第一端和第二端，其中每个线性致动器的第一端相对于升降装置120是可附接的，每个线性致动器的第二端与连结装置100连接。

线性致动器可从下组中选择，该组包括：气动或液压肌腱或气缸、线性马达、步进电机或其组合。

气动线性致动器(例如气动肌腱)可以配置在船舶上，因为船舶通常已经具有合适的气动系统，例如传统的压缩空气供应。

对于气动肌腱，根据其固有的稳定性，可能需要例如由伸缩管组成的支撑装置。

根据一个实施例，引导装置104具有能够引导连结装置100的机械臂。该机械臂可以包括多个可移动的轴。例如，这个机械臂是取放机器人。

根据一个实施例，用于将连结装置100附接到自由浮动物体101上的装置具有记录装置105。记录装置105配置为使其可以确定物体101的位置或物体101的方位或两者兼之。物体101通过其自身的运动和海浪在水中移动。

物体101的位置可以例如相对于连结装置100，相对于升降装置120或相对于升降装置的底座122的位置来确定。

记录装置105以这样的方式配置，即它可以确定物体的位置或物体的方位或两者都能确定。根据一个实施例，记录装置105以这样的方式配置，即它可以确定连结装置100的位置。由此可以确定物体相对于连结装置100的位置。

根据一个实施例，记录装置包括一个或多个用于记录自由浮动物体的位置的光学传感器。例如，光学传感器可以是光学或红外范围内的相机。

通过光学传感器的图像评估，确定自由浮动物体在捕获区域中的位置。连结装置的位置可以是已知的或者也可以被确定，以便由此确定自由浮动物体和连结装置之间的相对位置和/或方位。然后，控制装置以这样的方式控制引导装置，使得引导装置将连结装置引导至自由浮动物体。然后连结装置可以附接到该物体上。

当物体被附接时，物体可以通过升降装置、承载连接件和连结装置的负载分支进行回收。

根据一个实施例，用于将连结装置附接到自由浮动物体的装置具有用于控制引导装置104的控制装置106。控制装置106以这样的方式与记录装置105连接，即控制装置106可以处理自由浮动物体101的已记录的位置，并且如果需要，还可以处理连结装置100的已记录的位置。

可以在记录装置105中确定自由浮动物体101的位置，并将该位置转发到控制装置106。根据一个实施例，记录装置105和控制装置106用接合部件联接。

根据一个实施例，控制装置106分为两部分。控制装置的第一部分106a适用于处理记录装置的数据，并产生物体101和/或连结装置100的运动预测。控制装置的第二部分106b控制引导装置。

根据一个实施例，在控制装置中，对自由浮动物体的位置和/或方位以及(视情况而定)连结装置的位置和/或方位进行处理。此外，还可以建立对物体和/或连结装置的运动及预期位置和/或方位的预测。由此，可以创建引导装置的基于软件的调节(闭环控制)。

根据一个实施例，控制装置机械地控制引导装置。这是基于调节进行的。引导装置的机械控制取决于引导装置的类型，并且该机械控制包括例如施加电压以运行电动机，或开启和/或关闭气动或液压装置的压力阀。

根据一个实施例，控制装置以这样的方式控制引导装置，即当承载连接件未装载时，引导装置根据记录装置记录的位置将连结装置引导至自由浮动物体。

根据一个实施例，当自由浮动物体位于连结装置的可及范围内时，控制装置自动对引导装置进行调节和机械控制。

图2a示出了升降装置220的承载端221。承载端221在第一端202处与用于将连结装置200附接到自由浮动物体201的装置连接。此外，该装置包括位于第一连接端202和连结装置200之间的承载连接件203，以及与承载连接件203分离的引导装置204，引导装置204将连接端202与连结装置200连接，并且引导装置204配置为相对于第一连接端202引导连结装置200。

根据一个实施例，图2a和2b中的引导装置204包括至少一个第一线性致动器204a。第一线性致动器204a垂直布置，并且可以增大或减小第一连接端202和连结装置200之间的距离。通过这种方式，承载连接件203被装载或卸载。引导装置204也具有至少一个第二线性致动器204b，其具有第一端和第二端，其中第一端形成装置的第二连接端，用于将装置相对于升降装置220附接，第二端与连结装置200连接。

此外，图2a和2b中的引导装置204包括至少两个线性致动器204b、204c，每个线性致动器均具有第一端和第二端，其中每个线性致动器的第一端相对于升降装置是可附接的，每个线性致动器的第二端与连结装置200连接。这些致动器都是水平线性致动器。

根据图2a和2b中的实施例，三个线性致动器204a、204b、204c都具有气动气缸或气动肌腱。

根据一个实施例，引导装置包括至少一个或至少两个关节臂，每个关节臂均具有第一端和第二端，其中每个关节臂的第一端与第一连接端连接，每个关节臂的第二端与连结装置连接。关节臂允许连结装置通过引导装置实现一维或多维的运动自由。

根据图2a和2b中的实施例的形式，连结装置200具有蘑菇头锁，并且自由浮动物体201具有相应的适配物，以使得连结装置200可以与自由浮动物体201连接。

图2a示出了在附接连结装置200之前的用于将连结装置200附接到自由浮动物体201的装置。引导装置204将连结装置200引导到自由浮动物体201。垂直肌腱204a将连结装置200引导到自由浮动物体201。垂直肌腱204a是引导装置204的一部分。在图2a中，垂直肌腱204a收缩并减小第一连接端202和连结装置200之间的距离。由升降装置220、第一连接端202、承载连接件203和连结装置200形成的负载分支未装载。

图2b示出了在附接上连结装置200之后的用于将连结装置200附接到自由浮动物体201的装置。物体201现在是连接状态的，不再是自由浮动的。垂直肌腱204a未收缩，并且与图2a相比，垂直肌腱204a增加了第一连接端202和连结装置200之间的距离。由升降装置220、第一连接端202、承载连接件203和连结装置200形成的负载分支被装载。具体地，承载连接件203装载有已连结的物体201的负载。

图3示出了操作用于将连结装置附接到自由浮动物体的装置的实施例形式的流程图。在这种实施例形式中，记录装置以这样的方式配置，即其可以产生连结装置和物体的图像记录。通过后续的图像评估，并行确定连结装置和物体的位置和方位。在计算机的辅助下，可以从当前运动中预测出物体的位置和方位。在此基础上进行计算机辅助的引导装置的调节。

根据一个实施例，自由浮动物体的位置可以通过运动捕捉方法来确定。在这种方法中，物体和连结装置设置有光学标记。该标记由记录装置的光学相机记录并在记录的图像中处理该标记。通过各个相机图像中的标记运动，可以使用三角测量计算标记在三维(3d)中的位置和/或方位。或者，如果可以通过模式识别来跟踪物体或连结装置，则可以省去该标记。

根据一个实施例，图像记录、图像评估、位置和方位的确定、位置和方位的预测以及引导装置的调节在共同的部件中进行。那么，该部件包括记录装置的至少一部分以及控制装置的至少一部分。

或者，可以手动记录物体的位置和方位，例如由船上的海员记录。调节也可以通过一种操纵杆或其他合适的输入装置手动进行。然后，海员在观察物体和连结装置时调节/控制引导装置。

根据图3中的实施例形式，控制装置机械地控制引导装置。在此过程中，它通过调节将指令转换为机械动作。然后，引导装置将连结装置引导到物体。在连结装置被附接后，承载连接件可以装载有物体的负载。最后，可以通过升降装置经由承载连接件吊起物体。

根据一个实施例，用于附接连结装置的装置被拆卸，并且仅在需要时与升降装置连接。已拆卸的用于附接连结装置的装置存放在船上并在需要时固定在升降装置上。用于附接连结装置的装置例如可以存放在船运集装箱中。

通过如前面部分中描述的升降装置和用于附接连结装置的装置的各种组合可以产生其他形式的实施例。升降装置具有可以与装置的第一连接端连接的承载端。

具有承载端的升降装置例如可以具有钩子，用于附接连结装置的装置可以悬挂在该钩子上。

通过上述装置的实施例的形式的各种组合，在具有升降装置和用于附加连结装置的装置的船只中产生其他形式的实施例。

根据一个实施例，船只的升降装置可以与用于附接连结装置的装置连接。为了使用该装置来附接连结装置，升降装置与用于附接连结装置的装置连接。

船只的升降装置例如可以是起重机或a形框架。

附图标记

100、200-连结装置

101、201-自由浮动物体

102、202-第一连接端

103、203-承载连接件

104、204-引导装置

104a/b/c、204a/b/c-线性致动器

105-记录装置

106-控制装置

106a、106b-控制装置部分

120、220-升降装置

121、221-升降装置的承载端

122-升降装置的底座