用于确定自升式平台单元上的起重机或悬臂操作包络线的方法、自升式平台单元与流程

1.本技术涉及一种自升式船，该自升式船在甲板上安装有任务设备。任务设备可为至少一个起重机或悬臂。起重机可安装在自升式平台单元上，并且可相对于甲板移动，例如，起重机吊臂角度和/或外伸在操作期间变化。起重机可安装在例如甲板上、围绕支腿、在顶棚上等。悬臂能够可移动地安装在甲板上，悬臂可例如在悬臂基本上从甲板向外延伸的延伸位置与悬臂基本上在甲板上的缩回位置之间移动。


背景技术：

2.自升式平台单元或自升式船是众所周知的，并且通常包括浮式船体和多个可动支腿。支腿可相对于船体移动，并且可延伸通过船体。通常，自升式平台单元可具有三个、四个或六个支腿。支腿可在航行位置之间调节，在航行位置，支腿基本上在船体上方延伸。在支腿的航行位置，船体漂浮在水上，并且平台单元可从一个地点移动到另一个地点。支腿还可调节到安装位置，在该安装位置，支腿基本上在船体下面延伸，并且船体在水位上方或刚好在水位之上。在该位置，支腿与海底接触，并搁置在海底上和/或海底中。在另一位置，即操作位置，支腿基本上在船体下方延伸并固定到海底，同时船体升高到水位以上至操作水平，以允许水位和船体底部之间的足够的间隙，特别地，允许波浪在下面通过。支腿通过顶升系统相对于船体移动。
3.这种自升式平台单元可为自航式或自行式的，但是也可被拖动。自升式平台单元通常用于海上操作，例如用于钻井操作、维护操作或风力涡轮机安装操作。自升式平台单元通常设有起重机，用于提升和/或安装操作，例如安装在支腿之一周围。
4.在自升式平台单元的安装位置，支腿下降到海底，并且需要牢固地安装在海床上，使得自升式平台在运行位置稳定，定位牢固，以允许安全运行。为了将支腿牢固地接地到海底，通常的做法是依次对支腿中的每个施加相对较高的载荷，例如单独或成对地，例如施加数千吨的载荷，而其它支腿仅保持轻微的加载，该过程通常被称为“预加载”。
5.各种预加载程序都是可能的，最常用的是主动预加载或被动预加载，但是主动预加载和被动预加载的混合也是可能的。在主动预加载的情况下，在预定的时间间隔内将设定的力连续地施加至支腿上。重复施加主动载荷，直到顶升操作员根据他的经验和专业知识认为支腿充分沉降并且基础稳定为止。在被动预加载的情况下，以离散的方式将力施加至支腿上，与在主动过程中连续地施加相反。重复施加离散的力，直到顶升操作员根据其经验和专业知识认为基础足够稳定为止。只依靠顶升作业员的专家知识和人为判断来确定地基是否稳定以及预载荷值。没有可再现地确定预载荷值。
6.顶升操作员负责预加载操作，并且确保在支腿上提供足够的预加载，并且获得平台单元的稳定基础。在该预加载步骤之后，船体进一步升高到海面以上的所需操作高度，例如升高到海面以上10至15m的高度，这基本上避免了船体被波浪连续撞击。在进一步升高船体之前或之后，支腿上的载荷可基本上相等或持平。以这种方式，认为建立了相对稳定的平
台位置，从该平台位置可几乎独立于水流和/或波浪作用来执行操作。
7.在操作过程中，诸如起重机操作员或悬臂操作员的操作员依赖于预先设定的程序和计划，诸如提升计划或悬臂计划或甲板装载计划，并且相信当在操作过程中没有超过预载荷值时，可安全地完成操作，而不会危及平台单元的稳定性。
8.特别地，对于海上风力涡轮机装置，当平台在连续的施工位置频繁地上升和下降时，时间可能会受到限制，并且操作员可能不会等待足够长的时间来观察所施加的载荷是否稳定到稳定值。因而，在自升式平台单元上的海上操作所依赖的安全性由顶升操作员的技能来确定。
9.另外，特别地，在用于风力涡轮机安装操作的自升式平台单元上，起重机设置在自升式平台单元上，例如在支腿之一周围，用于提起和/或提升操作。最大起重机能力由起重机特征限定，并在起重机操作手册中写明。起重机操作员确保在其限定的边界内操作起重机。因此，起重机操作员使用顶升操作员已经给予他的预载荷值。对于一些自举，操作员可通过其操作使支腿过载，尽管他没有超过从顶升系统操作员接收的预载荷值。这可危及平台单元的安全性和稳定性。例如，这可能导致支腿在海底中的额外的、不受控制的沉降、或穿通、和/或起重机坍塌、或甚至平台单元损失。因而，可能发生起重机操作员有时在其操作上留下太多的安全余量，但是在其它操作上可能具有太少的安全余量。这在自升式平台单元的操作期间和/或起重机的未使用容量期间导致安全风险。
10.因此，需要在海上自升式平台单元上进行更安全和可靠的操作。


技术实现要素：

11.为此，提供了一种根据权利要求1所述的用于确定安装在自升式平台单元上的起重机或悬臂的起重机或悬臂操作包络线的方法。
12.所述方法包括：向自升式平台单元的至少一个支腿施加预载荷；在预定时间间隔期间，监测所述支腿的至少一个特征，诸如支腿载荷值和/或支腿穿刺值；在所述时间间隔期间，监测支腿特征和/或支腿特征的梯度；评估支腿特征在所述时间间隔期间是否稳定；重复上述步骤，直到在所述时间间隔期间支腿特征稳定，由此支腿特征保持在预定阈值内，并且支腿特征的梯度保持在预定极限内；其中，实际实现的预载荷值是与这样获得的稳定支腿特征相关联的支腿载荷值；通过基于实际达到的预载荷值计算每条支腿的支腿承载能力，并将计算出的支腿承载能力转换为起重机或悬臂操作能力，确定实际起重机或悬臂操作包络线。
13.有利地，根据起重机或悬臂运动、起重机或悬臂载荷来完成起重机或悬臂操作能力的确定，其中起重机或悬臂载荷例如为提升载荷或甲板载荷、环境载荷、起重机或悬臂外伸等。当通过将所计算的支腿载荷能力转换为起重机或悬臂操作能力来确定起重机或悬臂操作能力时，可一起或单独地考虑所有这些参数。
14.支腿载荷值可被认为是支腿上的载荷值，并且例如可通过顶升系统进行监测。当然，不同的顶升系统，液压系统、齿条-齿轮系统或电动系统，具有直接或间接地施加和监测支腿载荷值的不同器件。支腿穿刺可被认为是支腿穿刺海床的深度。支腿穿刺也可被称为支腿沉降或支腿位移，并且可以以各种方式直接或间接地监测，例如通过测量支腿相对于船体的位移以及通过测量船体与海底之间的距离等。
15.安装在自升单元上的起重机或甲板上的悬臂通常可具有操作状态，在该操作状态中，起重机或悬臂在船体轮廓的外部具有外伸部分。特别地，当由于不准确的预加载数据而导致实际操作条件超过理论确定的操作计划时，这种操作情况会危及自升式单元的稳定性。因此，操作包络线的更精确的确定可能与起重机或悬臂操作有关。
16.通过现在以结构化和客观的方式确定在支腿上实际实现的预载荷值，优选地通过使用可由计算机程序执行的算法，可独立于实际实现的预加载的确定来做出顶升操作员的主观人为判断。这给出了更可靠的预载荷值，导致在自升式平台单元上的操作更安全。特别地，当使用实际实现的预载荷值来确定实际起重机操作包络线时，可在自升式平台单元上进行精确、可靠和安全的起重机操作。这样，顶升操作可与起重机操作结合并集成到起重机操作上，导致更安全的起重机操作，因为现在可精确地确定起重机操作的实际余量。类似地，可进行对悬臂操作的反馈。因而，当起重机操作员在实际确定的起重机操作包络线内操作起重机时，可消除支腿和/或平台失效的风险。因此，代替开环的现有技术的方法，在该方法中，很大程度上依赖于人的判断，并且依赖于理论上确定的操作包络线，根据本技术，不仅更精确地确定预加载，而且该精确限定的预载荷值被馈送到操作包络线中。这样，获得了具有更精确的输入的闭环方法，从而导致更可靠的操作包络线，并且因而导致更安全的操作，其中人类的判断最小化。
17.当支腿充分地沉降到海底时，尤其是当支腿特征在预加载期间稳定时，通常当支腿特征差和/或支腿特征的梯度小于相应的预定阈值时，认为支腿稳定。
18.当支腿特征差和/或支腿特征的梯度大于相应的预定阈值时，认为支腿特征不稳定。在这种情况下，认为支腿还没有稳定地沉降到海底。
19.根据该方法，预加载至少一个支腿。对于四支腿自升式平台单元，通常两个对角相对的支腿同时进行预加载，而另外两个支腿被卸载。在预加载过程中，将优选尽可能大的载荷施加至支腿上。例如，对于20,000公吨的自升式平台单元，将总重量施加至两个支腿上理论上将导致10,000公吨的预载荷。在实践中，由于摩擦或其它损失、海底特征、环境载荷等，决不可能实现该理论最大值。然后，顶升操作员试图将尽可能高的载荷施加至支腿上。当顶升系统将这样高的载荷施加在支腿上以进行预加载时，这可主动地完成。或者，当顶升系统保持待预加载的支腿，而其它支腿被释放，并且平台的重量悬挂在支腿上，从而利用重力进行预加载时，可动地进行。使用哪种方法与所实现的预载荷值无关。支腿上的实际载荷可通过顶升系统来监测，并且可在其操作员界面上呈现给顶升操作员，但是可另外地或可选地输入到控制单元。观察到的是，由于海底沉降、摩擦、水力学等因素，支腿上的实际载荷随时间减小。根据该方法，在预定的时间间隔期间，例如30分钟或40分钟期间，监测支腿上的实际载荷。该预定时间间隔优选地可由自升式平台单元设计者设定，但是也可由平台单元操作员设定。在这个预定的时间间隔期间，支腿上的实际载荷的值被监测，优选地由控制单元监测。监测所述支腿上的载荷值是否保持在预定阈值之上以及支腿上的载荷值的梯度是否小于预定极限。优选地，控制单元配置成自动地监测支腿上的载荷值。最小阈值和最大梯度有利地由平台单元设计者设置，但是也可由自升式平台单元操作员确定。当支腿载荷值的下降高于预定阈值时，或者当支腿载荷值的梯度过高时，则必须重复预加载。控制单元可向顶升操作员发出警报信号，即顶升操作员可停止当前的预加载，并且必须以相同的预载荷值或稍高的预载荷值来重新执行至少一个支腿的预加载。通过提供警报信号，视觉信号、听
觉信号或触觉信号，操作员知道预加载步骤失败，并且需要以相同的预载荷值或者以较高的预载荷值重复预加载步骤。控制单元可给出后续预加载步骤的预载荷值的建议或指示。进行施加预载荷和监测载荷值的步骤，直到支腿被认为稳定地沉降到海底为止，即，当预加载支腿的支腿载荷值的下降或减小低于预定阈值，以及在监测载荷值的预定时间间隔期间载荷值的梯度保持低于最大预定梯度极限时。然后，将实际实现的预载荷值确定为在预定时间间隔期间达到的最小载荷值。优选地，控制单元确定该实际实现的预载荷值。当实际实现的预载荷值被确定时，它可被用于计算安装在自升式平台单元上的起重机的起重机操作包络线，例如，围绕支腿中的一个。起重机设计者提供了起重机操作手册，其中也限定了起重机操作包络线。然而，该起重机操作包络线使用起重机作为静态项目，即静态起重机操作包络线，但是根本不考虑起重机安装在基础相对不可预测或难以预测的动态平台单元上。现在通过将实际实现的预载荷值与起重机操作包络线相结合，获得了考虑现场特定条件的实际、准确和可靠的起重机操作包络线。例如，在预加载之后，支腿上的载荷可被调平、均衡或者至少它们可稳定到安装载荷值。实际实现的预载荷值和安装载荷值之间的差提供了操作载荷余量和安全余量。由此剩余的操作载荷值可用于与理论起重机操作包络线集成。根据提升载荷、外伸、回转角和/或吊臂角，特定的起重机操作可能落在理论确定的起重机操作包络线内，但落在自升式平台单元的操作载荷余量之外，从而使得特定的起重机操作不安全地执行。这样，可考虑实际实现的预载荷值以及实际的起重机操作来确定实际的起重机操作包络线。有利的是，可实时地确定实际的起重机操作包络线，从而为起重机操作员提供对特定起重机操作的实时和实际的了解，从而可安全地执行或不执行特定起重机操作。优选地，该实际起重机操作包络线输出到起重机操作员显示器，该起重机操作员在其操作员舱室中可用起重机操作员显示器。然后，起重机操作员可实时跟踪其起重机的操作和操作边界。这可以以类似的方式完成，以确定悬臂操作员可获得的实际悬臂操作包络线，优选地通过将悬臂操作包络线输出到悬臂操作员显示器，悬臂操作员在其操作舱中可用悬臂操作员显示器。因而，实际的悬臂操作包络线可能与理论的悬臂操作包络线的不同之处在于，将实际实现的预载荷值考虑在内。理论起重机或悬臂操作包络线通常由考虑理论值和安全余量的设计起重机或悬臂的工程师提供。
20.本技术还涉及一种用于确定起重机在自升式平台单元上的实际起重机操作包络线的系统。
21.本技术的另一方面涉及一种计算机程序产品、和/或涉及一种存储该计算机程序产品的非暂时性信号存储介质。
22.在从属权利要求中表示了其它有利的实施方式。
附图说明
23.下文将参考具有示例性实施方式的视图的附图来进一步阐述本技术。相应的元件用相应的附图标记表示。在附图中：
24.图1是根据本技术的一个方面的方法的流程图。
25.图2是根据本技术的一个方面的使用被动预加载的方法的流程图。
26.图3是根据本技术的一个方面的使用主动预加载的方法的流程图。
27.图4是根据本技术的一个方面的系统的示意性表示。
28.图5是自升式平台单元的示意图，其中起重机安装在自升式平台单元的支腿中的一个的周围。
29.图6示出预加载步骤的表示。
30.图7是支腿载荷值的示意性表示。
31.图8是动态起重机操作包络线的示意图。
具体实施方式
32.注意，附图是通过示例性实施方式的方式给出的，并且不应被解释为限制性的，也不能解释为按比例绘制。
33.图1给出了根据本技术的方法的实施方式的流程图。方法100不仅提供了对支腿上实际实现的预载荷值的更精确的确定，而且还将顶升系统数据与起重机系统数据结合以确定实际的、有时甚至是实时的动态起重机操作包络线。在步骤101中，方法100从通过在支腿上施加预载荷的预加载过程开始。对于一些自升式平台单元，同时在两个对角相对的支腿上进行预加载。预载荷是相对较高的载荷，在某些情况下，预载荷是施加至支腿以将支腿安置在海床中的实际可能的高载荷。预加载可主动地、被动地或以组合的主动/被动过程来完成。在步骤102中，在预定时间间隔t期间监测支腿特征的值。支腿特征例如可为支腿载荷或支腿穿刺。然后，在步骤103中，在时间间隔t期间，监测支腿特征是否保持稳定，这指示支腿的稳定性，最后表示地基的稳定性。一旦确定支腿特征稳定，则可在步骤105中建立预载荷值。预载荷值与被确定为稳定的支腿特征值相关联。对于每个支腿，重复这些步骤101、102、103、105，直到对于每个支腿，确定支腿特征值稳定，并且可建立相关联的预载荷值(步骤106)。在步骤107中，当对于所有支腿均确定了实际实现的预载荷值时，可确定每个支腿上的实际载荷。实际载荷也称为安装载荷，并且仅当平台提升到其操作水平时才能建立。然后，在使船体达到其操作水平之后，一些顶升操作员可尝试将平台载荷大致相等地分布在支腿上，其它顶升操作员可使载荷保持原样。无论使用哪种方法，在使船体达到操作水平之后，均可在步骤107中确定每条支腿的安装载荷值。这是实际安装在支腿中的每个上的载荷。因而，这种实际的安装载荷在每个支腿上可不同。在流程方案中未示出在步骤106与步骤107之间使船体达到其操作状态的步骤。
34.该安装载荷值小于所实现的预载荷值，并且简单地说，所实现的预载荷值与支腿上的安装载荷之间的差限定支腿的操作余量，这在步骤108中确定。然后，在步骤109中，可将该每条支腿的操作余量输入到起重机或悬臂操作包络线的操作余量。然后，可在步骤110中使用实际达到的预载荷值和实际安装载荷值，确定实际起重机或悬臂操作包络线，从而获得精确和可靠的起重机或悬臂操作包络线。
35.图2和图3示出了当使用图2中的被动预加载和使用图3中的主动预加载时的图1的方法。主动预加载和被动预加载之间的任何混合也都是可能的。在图2中，对于被动预加载，被监测的支腿特征是支腿载荷值。在图3中，被监测的支腿特征是支腿穿刺值。这些方法在很大程度上是相似的，因此图2和图3将一起进行讨论。
36.在步骤101中，或者，被动地施加预载荷，其中以离散方式施加力，然后在预定时间间隔t期间监测载荷值(图2的步骤102)。或者，主动地施加预载荷，其中连续地施加力，然后保持恒定值。然后，在步骤102中，在预定的时间间隔t期间(图3的步骤102)监控支腿穿刺
值。
37.在图2的步骤102中，在时间t期间，在预定时间间隔期间，监测正被预加载的支腿的载荷值。时间t可为20分钟、30分钟，或者有时是50分钟，并且可由顶升系统操作员和/或由顶升平台单元设计者设定。在时间t期间，监测支腿载荷值的下降(δ支腿载荷值)是否大于预定阈值-问题103，并且监测减小的载荷值(δ支腿载荷值/δt)的梯度是否大于预定梯度极限-问题104。支腿载荷值的下降是在时间t的支腿载荷值和在监测时间间隔开始时的时间0的支腿载荷值之间的差。类似地，在图3的步骤103中，检查支腿穿刺值(δ支腿穿刺值)的增加是否大于预定阈值，以及支腿穿刺值的梯度(δ支腿穿刺值/δt)是否大于预定极限。如果支腿载荷值的下降太高，或者支腿穿刺值的增加太高，则这是不稳定状态的指示。或者，当支腿载荷值的梯度或支腿穿刺值的梯度太高时，这也是不稳定状态的指示。因此，在任何一种情况下，都没有达到稳定条件，并且重复预加载步骤，直到达到稳定条件。因此，如果对问题103、104中的任一个的响应是“是”，则可放弃预加载，并且需要在步骤101重新开始。
38.通过监测支腿特征是否变得稳定，可检测支腿的预载荷值何时稳定到某一值。支腿特征值，特别是载荷值的减小或穿刺值的增大，给出支腿沉降的指示。减小的载荷值或增加的支腿穿刺值的梯度或斜率给出了支腿沉降速度的指示。如果支腿上的载荷值过快减小，或者支腿的穿刺值过快增大，则这表明支腿还没有稳定地在海底中沉降。当施加预载荷时，支腿上的载荷值的降低或支腿穿刺的增大可能是由于海底特征，例如泥不同于沙或岩石、摩擦、环境载荷等。当对两个问题103、104的响应都是“否”时，则支腿稳定地沉降到海底，并且可在步骤105中确定实际实现的预载荷值。在时间t期间，在所述支腿上实际实现的预载荷值被认为是最小的获得的载荷值。实际实现的支腿穿刺值与实际实现的预加载相关，并间接给出实际实现的预加载的指示。与传统的预加载相反，在传统的预加载中，通常将所施加的预加载作为预载荷值，通过使用这种方法，现在可建立每个支腿的实际实现的预载荷值。对于每个支腿或者对于每对支腿进行预加载，并且确定实际实现的预载荷值，直到对于自升式平台单元的每个支腿建立实际实现的预载荷值，如步骤106所示。然后，在完成预加载之后，一些起重机操作员可平均平台单元的支腿上的平台载荷，也称为支腿上的载荷均衡。这对于该方法不再是严格必需的。可能发生的情况是，一个支腿比其它支腿保持更重的载荷。在预加载并将船体提升到其高于海平面的操作水平之后，起重机操作员可通过对两个对角相对的支腿施加额外的载荷而在船体中产生额外的扭矩。因而，在预加载之后，以及在使船体达到其操作水平之后，可在步骤107中确定支腿中的每个上的实际载荷。该实际载荷被称为所谓的安装载荷值。这里，也未示出在步骤106和步骤107之间将船体带到其操作水平的步骤。安装载荷值小于所实现的预载荷值，并且简单地说，所实现的预载荷值与例如安装支腿载荷值之间的差是所述支腿的操作载荷余量，如将结合图7进行解释，并且在步骤108中确定。该操作载荷余量可基于预加载之后和将船体顶升到操作位置之后的安装支腿载荷值来确定，有利地，还考虑安全系数。在这种情况下，操作载荷余量是静态值。可替代地，可基于实际测量的支腿载荷值来确定操作载荷余量，所述实际测量的支腿载荷值是由顶升系统或支腿上的任何其它测量单元测量的。在这种情况下，操作载荷余量是在平台单元上的操作期间改变的动态值。然后，可将该操作载荷余量集成到起重机操作包络线或悬臂操作包络线中，以得到考虑了单个支腿可额外承担的载荷的集成起重机或悬臂操
作包络线。这在步骤109中完成。可看出的是，在具有一定的提升载荷、外伸角、回转角和/或吊臂角的某些起重机操作中，在单个支腿上施加这样的高载荷，使得支腿载荷将变得高于实际实现的预载荷值，从而将所有的操作载荷余量用于该起重机操作。这样的起重机操作不再是安全可能的，尽管特定的起重机操作本身可能在静态起重机操作包络线内。静态起重机操作包络线是由起重机设计者给出的操作条件或操作边界，通常不考虑起重机安装在动态基础上，即自升式平台单元。对于具有大悬臂延伸和/或重载荷悬臂的悬臂操作，类似的情况是可能的。自升式平台单元虽然稳定地沉降到海底，但是，由于平台单元上的操作、或风和/或波浪载荷或底部特征等，因而认为自升式平台单元是动态基础，与岸上的静态基础相反。这样，在步骤110中可确定对于使用提升载荷、外伸、回转角度和/或吊臂角度的特定起重机操作的实际起重机操作包络线。这为起重机操作员提供了关于他可对起重机做什么的更可靠的看法。另外，优选地，实时地调整实际的起重机操作包络线，从而当起重机回转时，例如调整包络线并将其呈现给起重机操作员，使得起重机操作员可立即评估其操作是否仍然安全。这对于起重机操作员来说是一个巨大的优点，因为起重机操作员现在可在操作期间监测和评估操作的安全性。在现有技术的操作中，起重机操作员不具有集成的起重机操作包络线，实际实现的预载荷值集成到所述集成的起重机操作包络线中。在传统的操作中，起重机操作员可能具有预载荷值，该预载荷值也不是实际实现的预载荷值，而是通常是所施加的预载荷值，并且起重机操作员也不具有关于实际支腿载荷的任何信息。类似地，可在步骤110中考虑实际平台条件、环境条件、悬臂外伸和/或悬臂载荷，可能实时地确定实际悬臂操作包络线。这也为悬臂操作员提供了优势。
39.图4示意性地示出了根据本技术的系统200，系统200包括与控制单元203通信的顶升系统201和起重机系统202。顶升系统201布置成相对于顶升平台单元的船体上下顶升相关的支腿，并且布置成将支腿保持在特定位置。顶升系统201由顶升操作员操作，该顶升操作员经由顶升操作员用户界面204向顶升系统201提供输入。顶升系统201从顶升操作员用户界面204接收输入数据，但是也可向顶升操作员用户界面204提供数据，例如测量的载荷数据。顶升操作员用户界面204可为显示器和/或操作面板，操作员通过该显示器和/或操作面板向顶升系统提供输入，例如要设置的载荷。来自顶升系统201的数据，例如测量的载荷、支腿的位置等，可在顶升操作员用户界面204的显示器上呈现给顶升操作员。顶升系统201可设置成测量支腿上的载荷。可替代地，可在支腿上设置单独的载荷测量单元，以确定支腿上的实际载荷。
40.起重机系统202与控制单元203通信，并且由起重机操作员从起重机操作员驾驶室操作。起重机操作员在其处置处具有起重机操作员用户界面205，起重机操作员可通过该界面来处理起重机操作。起重机系统202从起重机操作员用户界面205接收输入数据，但是也可向起重机操作员用户界面205提供起重机数据。起重机操作员界面205可包括一个或多个显示器，在该显示器上显示起重机操作数据，例如提升载荷、外伸、回转角或吊臂角。起重机操作员界面205还可包括操作员面板，该操作员面板例如包括一个或多个操纵杆，用于向起重机系统202提供指令。
41.根据本技术，控制单元203与顶升系统201、顶升操作员用户界面204，起重机系统202和起重机操作员用户界面205通信。控制单元203从顶升系统201接收数据，特别是测量的支腿载荷数据。所测量的支腿载荷数据被输入到控制单元203，具体地输入到第一子控制
单元206，该第一子控制单元206配置为确定支腿上的实际实现的预载荷值。一旦确定了实际实现的预载荷值，就可将该实际实现的预载荷值反馈到顶升操作员用户界面204。另外，根据本技术，实际实现的预载荷值被输入到第二子控制单元207。第二子控制单元207配置成确定实际的或动态的起重机操作包络线。实际起重机操作包络线考虑实际达到的预载荷值来确定起重机操作包络线。通过使用实际的提升载荷和/或外伸和/或回转角和/或吊臂角并使用实际的起重机数据，可获得实际的起重机操作包络线。有利地，可实时地计算起重机操作包络线，从而向起重机操作员提供能够基于其起重机操作的实时包络线。更有利的是，使用实际测量的支腿载荷来计算实际起重机操作包络线，这样，第二子控制单元207也可与顶升系统201通信，以便接收实际测量的支腿载荷。这样确定的起重机操作包络线可反馈给起重机操作员，特别是反馈给起重机操作员用户界面205，使得可将实际的起重机操作包络线显示给起重机操作员。
42.图5示意性地示出了具有船体301和四个支腿302的自升式平台单元300。支腿302可相对于船体301调节。在该图中，所示的自升式平台单元300处于操作状态，其中船体301处于海平面以上的操作高度。四个支腿302沉降在海床上。每个支腿302均设置有顶升系统201，以使支腿上下移动。顶升系统201由顶升操作员从具有顶升操作员界面的顶升操作员舱室进行操作。围绕支腿中的一个，定位起重机303，该起重机303布置成用于重型海上提升操作，例如用于风力涡轮机安装操作。起重机303由起重机操作员在具有起重机操作员用户界面的起重机操作员驾驶舱中进行操作。如上所述，顶升系统201和起重机系统202与控制单元203通信，以使用实际实现的预载荷值来确定实际起重机操作包络线。
43.图6示意性地示出了在预加载步骤期间测得的支腿载荷数据。在这里，示出了四支腿平台单元的预加载步骤。从四个支腿在地面上的情况，即位置401，对两个对角相对的支腿施加高载荷，所施加的预载荷值410，线402和403，而另一对支腿被近似卸载。在预定的时间间隔期间，例如30分钟，监测由线402、403表示的支腿的测量载荷值的降低。监测所测量的支腿载荷的减小是否保持在预定载荷阈值lt之上。另外，监测支腿载荷值线402、403的斜率或梯度g是否小于预设限制g1。在这里，在该实施方式中，由线402、403表示的支腿的支腿载荷值满足两个要求，并且可以说两个支腿稳定地沉降到海底。然后，将实际实现的预载荷值确定为线402、403的最小值，分别为载荷值412、413。然后，在下一预加载步骤中通过对支腿施加预载荷值420而对其它两个支腿重复预加载。如线404、405所示，测量的预载荷缓慢减小。但是，当支腿载荷值的下降小于预定阈值，并且梯度小于梯度极限时，将最小实现值确定为实际实现的预载荷值414、415。
44.在确定实际实现的预载荷值的情况下，可确定每条支腿的操作余量。这在图7中为四支腿平台单元的四个支腿302-1、302-2、302-3、302-4进行了表示。实际实现的预载荷值412、414、413、415是每个支腿的最上线。将安全系数应用于实际实现的预载荷值，从而得到带系数的预载荷值412f、413f、414f、415f。在预加载之后并且在将船体升高到其操作高度之后，总平台重量分布在四个支腿上，导致每个支腿具有安装载荷值512、513、514、515。该差异，或者在该图中，带系数的预载荷值和安装的支腿载荷之间的间隙是可用于操作的操作余量，诸如平台单元上的起重机操作。这样的图表可由控制单元计算，并且可反馈给顶升操作员，特别地，反馈给顶升操作员用户界面，因此顶升操作员获得关于支腿操作余量的可靠信息。
45.图8在图8a中示出了起重机操作包络线，图中在水平轴线上绘出了外伸部分，在竖直轴线上绘出了主提升载荷。在该图表中，用线601绘出了最大起重机安全工作载荷。这就给出了起重机的最大安全工作载荷，就好像起重机在静态基础上一样，因此不考虑起重机在平台单元上的动态基础。另外，在该图中，将基础安全工作载荷绘制为线602。这实际上是使用实际实现的预载荷值识别的操作余量。在该示例中，可看出基础安全工作线602的部分在起重机安全工作线601下方，从而减小了实际的安全起重机操作包络线。因此，起重机的最大安全工作载荷由基础安全工作载荷的部分602a确定，并且由起重机安全工作载荷的部分601a确定。起重机的实际工作载荷由点603表示。在操作期间，实际起重机工作载荷的点603在该图上移动。有利地，使用实际起重机数据以及实际测量的支腿载荷来实时地计算线602。因此，当移动点603时，线602也可移动。图8b示出起重机操作包络线的另一种表示，该包络线具有自升式平台单元300的轮廓，其中支腿302和起重机303围绕一个支腿。起重机操作包络线在这里由表示提升载荷的最小外伸的内边界605和外边界606表示。考虑到实际实现的预载荷值和操作支腿载荷余量，外边界606给出提升载荷的最大外伸。在该示例中，可看到外边界606的部分，即部分606a被截断。这与限制最大起重机安全工作载荷的图8a的部分602a相对应。因而，起重机操作员知道将提升载荷移动到外部边界之外对于基础和平台单元来说是不安全的。另外，实时地计算这些边界，并在起重机操作员界面处将其实时地呈现给起重机操作员。因而，通过组合和集成实际实现的预载荷值、实际测量的支腿载荷和起重机操作包络线，获得动态的、优选实时的起重机操作包络线，从而允许更安全和更稳定的起重机操作。
46.在图4至图8中，给出了起重机的示例，但是所有这些都同样适用于悬臂和悬臂操作，其中可读取起重机所提及的悬臂。另外，在图4至图8中，使用被动预加载来解释所述方法，但如关于图3所解释的是，所述方法同样适用于主动预加载或其任何组合。本技术提供了一种用于通过在预加载期间监测支腿载荷特征来确定实际实现的预载荷值的方法。该方法还包括考虑实际实现的预加载来确定实际起重机或悬臂操作包络线。该方法还包括考虑其它数据，诸如环境载荷或起重机或悬臂运动。
47.出于清楚和简明描述的目的，在这里将特征描述作为相同或单独实施方式的部分，然而，应当理解的是，本技术的范围可包括具有所描述的特征中的所有或一些的组合的实施方式。鉴于本段落，对于本领域技术员来说显而易见的是，所提交的权利要求的变型可与所提交的申请中描述的其他特征，特别是与从属权利要求中公开的特征相结合。可理解的是，所示的实施方式具有相同或相似的组成部分，除了它们被描述为不同的地方。
48.在权利要求中，置于括号内的任何附图标记均不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除存在权利要求中所列以外的其它特征或步骤。另外，词语“一”和“一个”不应解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。在互不相同的权利要求中陈述某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能用于优点。许多变型对于本领域技术员来说是显而易见的。应理解的是，所有的变型都包括在以下权利要求所限定的本技术的范围内。