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Die Erfindung betrifft eine Schocklagerungsanordnung für potentiell Schockeinwirkung ausgesetzten Geräten in militärischen Anwendungen, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Geräte in militärischen Anwendungen können Schockeinwirkungen ausgesetzt sein. Um Geräte in militärischen Marineanwendungen – wie entsprechende Geschütze oder Sensoren – vor den Schockeinwirkungen zu schützen, sind nun Schocklagerungsanordnungen bekannt. Die entsprechenden Geräte, beispielsweise Geschütze, Radare oder elektrooptische Sensoren, sind zumeist an oder auf Deck von schwimmenden Plattformen oder an Deck von Schiffen installiert. Bei der Auslegung von Schocklagerungsanordnungen besteht der Zielkonflikt, auf der einen Seite eine möglichst steife Lagerung zu realisieren, um eine gute Sensorgüte und räumliche Auflösung beziehungsweise eine hohe und präzise Treffleistung zu erreichen, und auf der anderen Seite die Schocklagerungsanordnung hinreichend weich zu gestalten, um den hohen Schockanforderungen bei Beschuss oder einem Minentreffer gerecht zu werden.
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Zur Lösung dieses Widerspruches sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Schocklagerungsanordnungen bekannt.
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Aus der
DE 10 2006 058 391 A1 ist eine Schocklagerungsanordnung mit zwei Lagermitteln in Form von Flanschen bekannt, wobei zwischen den Flanschen mehrere Gummipuffer angeordnet sind. Die Gummipuffer sind durch eine Spannvorrichtung zwischen den Flanschen vorgespannt. Bei einer Schockeinwirkung, die die Vorspannung überwindet, wirken die Gummipuffer dämpfend.
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Aus der
DE 2 106 304 A ist eine Schocklagerungsanordnung zur mechanischen Kopplung zweier mittels mehrerer elastischer Vorrichtungen miteinander verbundenen Lagermittel bekannt. Die Schocklagerungsanordnung weist zwei Lagermittel in Form von im wesentlichen dreieckigen Platten auf, die an ihren Enden mittels elastischer Vorrichtungen an die entsprechenden Ecken miteinander schockmindernd gekoppelt sind. Die elastischen Vorrichtungen weisen einen Stab und ein zylindrisches Gehäuse auf, wobei der Stab in dem Gehäuse geführt ist und gegen Federn in dem Gehäuse verschoben werden kann. Diese elastischen Vorrichtungen sind über Kugelgelenke mit den beiden Platten verbunden. Ferner sind noch drei Koppelvorrichtungen vorhanden, die die beiden Platten, nämlich die Bodenplatte und die Tragplatte, miteinander verbinden. Die Koppelvorrichtungen verhindern Drehungen der Bodenplatte und der Tragplatte um drei Achsen. Die Koppelvorrichtungen bestehen aus jeweils zwei Gitterwerken, bei denen jedes Gitterwerk aus starren Gitterteilen besteht, die mittels vier Gelenken verbunden sind. Die Gelenkpunkte liegen dabei immer in den Ecken eines Parallelogramms. Mittels der Schocklagerungsanordnung sollen zwar relative Translationsbewegungen zugelassen sein, jedoch sollen relative Rotationsbewegungen der Lagermittel, ungeachtet der Richtung der Rotationsachse, verhindert werden. Die Schocklagerungsanordnung ist geeignet, ein Gerät zur Messung von Winkelkoordinaten im Raum, bspw. eines Theodoliten oder einer Radarantenne mit einer unterstützenden Vorrichtung zu verbinden. Diese Schocklagerungsanordnung erlaubt ausschließlich eine Dämpfungsbewegung in der Senkrechten und ist nicht kompakt bauend.
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Aus der
DE 20 2005 011 008 U1 ist eine gattungsbildende Schocklagerungsanordnung für Werfer bekannt. Die Schocklagerungsanordnung ist als Metallkabeldämpfer ausgebildet. Der Metallkabeldämpfer weist zwei Lagermittel in Form von Leisten auf, die über Metallfedern miteinander verbunden sind. Es ist eine Stabilisierungseinrichtung vorgesehen, die ein Dämpfersystem in Form von zwei teleskopierbaren Rohren umfasst, wobei die beiden Rohre jeweils über Kugelgelenke mit den Leisten verbunden sind. Es ist ein Scherbolzen senkrecht zu den jeweiligen Rohrachsen in fluchtenden Aufnahmebohrungen eingebracht, so dass ab einem bestimmten Beschleunigungswert der Scherbolzen abschert und die verschiebbaren Rohrteile freigibt. Diese Schocklagerungsanordnung ist hochbauend.
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Aus der
DE 10 2008 017 926 B3 ist eine Weiterentwicklung der vorgenannten Schocklagerungsanordnung, nämlich des Metallkabeldämpfers bekannt, wobei nun zwei Leisten wiederum durch teleskopierbare Rohre miteinander verbunden sind. Anstatt eines Scherbolzen ist nun eine Druckstück-Klinkenstück-Verbindung vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schocklagerungsanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass der Bauraumbedarf verringert und die Steifigkeit unter normalen Betriebsbedingungen erhöht ist.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Schocklagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Es sind zwei Lagermittel, nämlich ein inneres Lagermittel und ein äußeres Lagermittel vorgesehen, wobei eines der beiden Lagermittel eine sich in einer Ebene erstreckende Führung aufweist. Das andere Lagermittel weist einen Führungsbereich auf, wobei der Führungsbereich in die Führung eingreift und dort mittels mindestens eines ersten Abscherbolzens gegen eine Relativbewegung in der Ebene gesichert ist. Eines dieser Lagermittel ist an mindestens einer aufragenden Halterung gegenüber senkrechten Bewegungen relativ zur Ebene mittels mindestens eines zweiten Scherbolzens gesichert. Das Gerät ist an dem Lagermittel abgestützt, das nicht mittels der zweiten Scherbolzen gesichert ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schocklagerungsanordnung eine hohe Steifigkeit unter normalen Betriebsbedingungen aufweist, d. h. solange keine Schockeinwirkung auftritt. Hierdurch ist die Präzision der entsprechenden Geschütze oder Sensoren verbessert. Ferner hat die Schocklagerungsanordnung den Vorteil einer kompakten Bauweise.
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Die zwei Lagermittel können insbesondere als innere Lagerringanordnung oder als äußere Lagerringanordnung ausgestaltet sein. Die Lagerringanordnungen können durch Ringe, Ringsegmente oder umfänglich beabstandet angeordnete Segmente gebildet sein. Die Halterung kann durch einen Haltering oder durch mehrere umfänglich beabstandete Halterungselemente gebildet sein. Das Gerät ist funktional wirksam an der inneren Lagerringanordnung abgestützt.
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In bevorzugter Einbaulage sind diese beiden Lagermittel in einer horizontalen Ebene angeordnet. Es ist denkbar, dass die innere Lagerringanordnung einen sich in der horizontalen Ebene erstreckenden Führungsbereich aufweist. Die äußere Lagerringanordnung kann ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, wobei der Führungsbereich der inneren Lagerringanordnung in die Führung eingreift. Die sich horizontal erstreckenden Schenkel des U-förmigen Profils weisen nun Scherbolzenaufnahmen auf, wobei die ersten Scherbolzen sich durch die fluchtend zueinander angeordneten Scherbolzenaufnahmen und durch den entsprechenden Führungsbereich insbesondere vertikal erstrecken. In bevorzugter Ausgestaltung ist nun zwischen dem Außenumfang des Führungsbereiches und dem entsprechenden Boden der Führung ein Dämpfer, vorzugsweise in Form eines Gummidämpfers, angeordnet. Dieser Dämpfer kann durch einen entsprechenden Dämpferring, insbesondere einen Gummiring, oder durch einzelne Dämpferelemente gebildet sein.
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Die äußere Lagerringanordnung ist nun durch ein sich insbesondere in der Ebene erstreckenden zweiten Scherbolzen, insbesondere durch eine Gruppe von umfänglich beabstandeten zweiten Scherbolzen an mindestens einer Halterung, insbesondere an mehreren umfänglich beabstandeten Halterungen gegenüber Vertikalbewegungen gesichert.
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In alternativer Ausgestaltung kann die Halterung mit dem zweiten Scherbolzen mit der inneren Lagerringanordnung verbunden sein. Vorzugsweise weist die Schocklagerungsanordnung zwischen einem oberen Anschlag und der äußeren Lagerringanordnung und zwischen einem unteren Anschlag und der äußeren Lagerringanordnung jeweils mindestens einen Dämpfer, insbesondere einen Dämpferring, auf. Auch diese Dämpfer können als Gummidämpfer ausgebildet sein. Es ist denkbar, einen entsprechenden Ring als Dämpfer einzusetzen oder mehrere separate, umfänglich beabstandete Dämpfer zu verwenden.
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Bis zu einer vorgegebenen Beschleunigung, z. B. von 0 bis 5 g, in allen Raumrichtungen ist diese Schocklagerungsanordnung fest und bildet eine mechanische Baugruppe, um bei typischen Beschleunigungen eines Schiffes, wie bspw. Rollen, Stampfen, Gieren sowie Motorvibrationen eine maximale Präzision des Gerätes zu erlauben. Oberhalb einer bestimmten Beschleunigung, z. B. ab 5 g, scheren zumindest einige der Scherbolzen ab und erlauben eine durch die Dämpfer gedämpfte Bewegung. Nach Abklingen dieser starken Schockbelastung, z. B. durch einen Minentreffer, werden hierdurch die empfindlichen elektronischen Komponenten des Gerätes unbeschädigt zurückgelassen und das Gerät kann durch eine einfache Wartungstätigkeit wieder in den funktionsbereiten Zustand versetzt werden. Insbesondere werden bei dieser Wartungstätigkeit die Scherbolzen ersetzt, wodurch die ursprüngliche Steifigkeit der Schocklagerungsanordnung und damit auch die damit einhergehende Präzision wieder erreicht wird. Durch die vorgeschlagene Schocklagerungsanordnung lassen sich horizontale und vertikale Anteile des Schocks gleichermaßen dämpfen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist insbesondere eine Kippbewegung der äußeren Lagerringanordnung gegenüber der aufragenden Halterung dadurch ermöglicht, dass die Kontaktfläche zwischen der äußeren Lagerringanordnung und der aufragenden Halterung nur klein ist. Die aufragende Halterung begrenzt die Bewegung in der Ebene der äußeren Lagerringanordnung, jedoch vorzugsweise nicht eine Kippbewegung. Insbesondere liegt die äußere Lagerringanordnung an ihrem Außenumfang nicht plan an der Halterung an, um eine Kippbewegung zu ermöglichen. In bevorzugter Ausgestaltung weist die äußere Lagerringanordnung im Bereich der Halterung am Außenumfang eine gewölbte Fläche auf, um eine Kippbewegung zu ermöglichen, falls die zweiten Scherbolzen abscheren. Alternativ kann die äußere Lagerringanordnung eine Nase aufweisen, mit der die äußere Lagerringanordnung an der Halterung abgestützt ist.
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Die zweiten Scherbolzen sind umfänglich beabstandet – insbesondere im Bereich der Nase oder der gewölbten Fläche – angeordnet und verbinden so die äußere Lagerringanordnung und die Halterung. Im normalen Betrieb tragen diese zweiten Scherbolzen die Gewichtslast des Gerätes. Die zwischen dem oberen und dem unteren Vertikalanschlag angeordneten Dämpferelemente werden erst belastet, wenn diese zweiten Scherbolzen zumindest zum Teil abgeschert sind.
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Es gibt nun viele Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Schocklagerungsanordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen Schnittansicht eine Schocklagerungsanordnung.
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In 1 ist eine Schocklagerungsanordnung 1 zur Lagerung von einem nicht dargestellten Gerät in militärischen Anwendungen dargestellt. Diese Schocklagerungsanordnung 1 dient insbesondere zur Schocklagerung von Geräten in militärischen Marineanwendungen. Vorzugsweise dient die Schocklagerungsanordnung 1 zur Schocklagerung von Sensoren – bspw. von Radaren oder von elektrooptischen Sensoren – oder von Geschützen. Die Schocklagerungsanordnung 1 ist meistens an oder auf Deck von schwimmenden Plattformen oder Schiffen installiert. Die Schocklagerungsanordnung 1 weist zwei Lagermittel 2, 3 auf, wobei die beiden Lagermittel 2, 3 schockmindernd wirken können, dadurch dass eine gedämpfte Bewegung bei einer Schockeinwirkung ermöglicht ist.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass eines der beiden Lagermittel 2, 3 eine sich in einer Ebene erstreckende Führung 4 aufweist, wobei das andere Lagermittel 2 einen Führungsbereich 5 aufweist, wobei der Führungsbereich 5 in die Führung 4 eingreift und dort mittels mindestens eines ersten Scherbolzens 6 gegen eine Relativbewegung in der Ebene gesichert ist, wobei eines der Lagermittel 2, 3 – hier das Lagermittel 3 – an mindestens einer aufragenden Halterung 7 gegenüber senkrechten Bewegungen zur Ebene mittels mindestens eines zweiten Scherbolzens 8 gesichert ist.
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Das Lagermittel 2 ist insbesondere als innere Lagerringanordnung 9 und das Lagermittel 3 ist insbesondere als äußere Lagerringanordnung 10 ausgestaltet. Die Lagerringanordnungen 9, 10 sind insbesondere ringförmig ausgebildet. Die Lagerringanordnungen 9, 10 können aus einzelnen Segmenten bestehen, die umfänglich angeordnet sind. Die Segmente jeweils einer der Lagerringanordnungen 9, 10 können untereinander verbunden sein, müssen es jedoch nicht sein.
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In der dargestellten Ausgestaltung ist an dem Lagermittel 2, hier an der inneren Lagerringanordnung 9 ein Drehlager 11 abgestützt. Das Drehlager 11 ist mit der inneren Lagerringanordnung 9 insbesondere über mehrere Schraubverbindungen verbunden oder durch eine Schweißverbindung entsprechend befestigt. An dem Drehlager 11 ist das Gerät abgestützt, insbesondere ein Sensor, wie bspw. eine Radaranlage, oder ein Geschütz.
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Die genannte Ebene ist in bevorzugter Einbaulage der Schocklagerungsanordnung 1, insbesondere die horizontale Ebene. Es sind umfänglich beabstandet mehrere erste Scherbolzen 6 vorgesehen. Mittels der ersten Scherbolzen 6 ist eine in der horizontalen Ebene verlaufende Bewegung der beiden Lagerringanordnungen 9, 10 vermieden. Die äußere Lagerringanordnung 10 ist an ihrem Außenumfang 12 an der Halterung 7 radial, d. h. in der Ebene abgestützt. Der erste Scherbolzen 6 erstreckt sich axial, senkrecht aufragend zur Ebene. Der Führungsbereich 5 und die Führung 4 erstrecken sich in der Ebene, d. h. im wesentlichen in Umfangsrichtung und in radialer Richtung.
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Die äußere Lagerringanordnung 10 weist vorzugsweise ein U-förmiges Profil auf, wobei die beiden Schenkel 13, 14 die entsprechende Führung 4 bilden. Innerhalb des U-förmigen Profils, d. h. innerhalb der Führung 4 ist ein Dämpfer 15 angeordnet. Der Dämpfer 15 kann insbesondere als Gummidämpfer ausgebildet sein. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Dämpfer 15 durch einen Ring, insbesondere durch einen Gummiring (nicht näher bezeichnet) gebildet. Wenn nun durch eine horizontale Schockbelastung der oder die ersten Scherbolzen 6 brechen, so dämpft der Dämpfer 15 die Bewegung in der Ebene, d. h. die Bewegung in der Horizontalen.
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Die Bewegung senkrecht zu der Ebene ist bis zu einem definierten Losbrechmoment durch den zweiten Scherbolzen 8 blockiert. Hier sind insbesondere mehrere zweite Scherbolzen 8 umfänglich beabstandet in Durchgriffsöffnungen (nicht näher bezeichnet) der Halterung 7 angeordnet. Die zweiten Scherbolzen 8 greifen hier in Bohrungen im Boden des U-förmigen Profils ein. Wenn nun die zweiten Scherbolzen 8 aufgrund eines entsprechenden vertikalen Schockmomentes brechen, so wird die Bewegung in vertikaler Richtung, d. h. senkrecht zur Ebene durch zwei Anschläge 16, 17 und entsprechende Dämpfer 18, 19 zwischen der äußeren Lagerringanordnung 10 und dem oberen Anschlag 16 und dem unteren Anschlag 17 gedämpft. Die Halterung 7 ist hier insbesondere durch einen aufragenden Wandbereich 20 gebildet, der an einer Bodenplatte 21 befestigt ist. Die Bodenplatte 21 bildet dabei den unteren Anschlag 17, auf dem der Dämpfer 19 aufliegt. Die Bodenplatte 21 ist an Deck eines Schiffes oder einer schwimmenden Plattform befestigt oder befestigbar.
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In der dargestellten Ausgestaltung ist der obere Anschlag 16 durch eine Kappe 23 gebildet, wobei die Kappe 23 über eine Schraubverbindung 22 mit der Bodenplatte 21 verbunden. Die Schraubverbindung 22 durchgreift vertikal die äußere Lagerringanordnung 10 und die Dämpfer 18, 19.
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Alternativ kann ein Deckel vorgesehen sein (nicht dargestellt), wobei der Deckel sich insbesondere einstückig an den Wandbereich 20 anschließt und entsprechend den oberen Anschlag 17 bildet. Dabei bildet die Bodenplatte 21, der Wandbereich 20 und der Deckel eine umfängliche Lageraufnahme, wobei die äußere Lagerringanordnung 10 innerhalb dieser Lageraufnahme angeordnet ist.
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Die äußere Lagerringanordnung 10 weist an ihrem Außenumfang 12 eine gewölbte Fläche 24 oder alternativ (nicht dargestellt) eine Nase auf, um Kippbewegungen nach einem Abscheren der zweiten Scherbolzen 8 zu ermöglichen.
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Die Schocklagerungsanordnung 1 hat den Vorteil einer hohen Steifigkeit unter normalen Betriebsbedingungen, d. h. insbesondere bei Belastung unterhalb von 5 g. Ein weiterer Vorteil ist die kompakte Bauweise. Es ist eine modulare Lösung gegeben, die mit unterschiedlichen Geräten kombiniert werden kann. Die Charakteristik, d. h. die entsprechenden Losbrechmomente sind über die Wahl der Scherbolzen 6, 8 einstellbar. Ferner sind die Dämpfungseigenschaften über die Wahl der entsprechenden Dämpfer 15, 18, 19 einstellbar. Die Schocklagerung funktioniert sowohl in der Ebene als auch senkrecht zur Ebene sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung. Durch die höhere Steifigkeit ist eine Reduktion der Waffenstreuung und eine Verbesserung der Sensorpräzision erzielt.
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Die Schocklagerungsanordnung 1 ist einfach herzustellen und einfach zu warten. Es handelt sich insbesondere um ein rein mechanisches System, das keine zusätzliche Elektronik oder Überwachung notwendig macht. Es ist einfach in Stand zu setzen und wartungsfrei, bis eine entsprechende Schockeinwirkung eintritt, die die entsprechenden Losbrechmomente übersteigt.
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Alternativ ist es möglich, dass die innere Lagerringanordnung 9 das U-förmige Profil aufweist (nicht dargestellt), wobei die äußere Lagerringanordnung 10 radial von außen mit einem entsprechenden Führungsbereich 5 in das U-förmige Profil eingreift. Ferner ist es denkbar, dass die Halterung 7 nicht mit der äußeren Lagerringanordnung 10, sondern der inneren Lagerringanordnung 9 über entsprechende zweite Scherbolzen 8 verbunden ist (nicht dargestellt).
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Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schocklagerungsanordnung
- 2
- Lagermittel
- 3
- Lagermittel
- 4
- Führung
- 5
- Führungsbereich
- 6
- erster Scherbolzen
- 7
- Halterung
- 8
- zweiter Scherbolzen
- 9
- innere Lagerringanordnung
- 10
- äußere Lagerringanordnung
- 11
- Drehlager
- 12
- Außenumfang
- 13
- Schenkel
- 14
- Schenkel
- 15
- Dämpfer
- 16
- Anschlag
- 17
- Anschlag
- 18
- Dämpfer
- 19
- Dämpfer
- 20
- Wandbereich
- 21
- Bodenplatte
- 22
- Schraubverbindung
- 23
- Kappe
- 24
- gewölbte Fläche
