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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Wasserfahrzeug, umfassend eine Ruderpropellermaschine mit Ruderpropeller und dem Ruderpropeller zugeordneten Antriebs- und Steuerungsmotoren, mittels derer der Ruderpropeller antreibbar und verschwenkbar ist.
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Bei Wasserfahrzeugen mit Einsatzzweck im Offshore-Markt besteht ein Bedarf für containerisierte Anlagen mit elektrischem Antrieb. Die Designer und Werften, welche sich mit diesen Offshore-Fahrzeugen befassen, bevorzugen modulare Anlagen mit einfacher Integration in das System des Wasserfahrzeugs. Beispiele derartiger Offshore-Fahrzeuge umfassen Kabelleger, so genannte Floating Production Storage and Offlanding Units (FPSO's), Bohrschiffe etc. Ein containerisierter Schiffsantrieb in Form eines Jet-Antriebes ist beispielhaft in der
DE 101 35 543 A1 beschrieben.
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Aus der
WO 2010/136012 A1 ist es bekannt, einen Ruderpropeller lösbar in einem als Aufnahmeraum dienenden Brunnenschacht eines Schiffes zu befestigen, wobei der Ruderpropeller an einer in dem Brunnenschacht lösbar befestigbaren Aufnahmevorrichtung unterseits vorstehend angeordnet ist und die Aufnahmevorrichtung eine Einheit mit den Steuerungsmotoren bildet und mittels einer Antriebswelle mit dem Antriebsmotor verbindbar ist. Diese bekannte Ausführung erlaubt die Montage und Demontage der Antriebsvorrichtung an Bord des Schiffes, die jedoch in mehreren aufwändigen Schritten erfolgen muss. Dies erscheint verbesserungswürdig.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die sich besonders einfach montieren und demontieren lässt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wir erfindungsgemäß die Ausgestaltung einer Antriebsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, die Antriebs- und Steuerungsmotoren in einem druckdichten Container anzuordnen, der lösbar in dem Wasserfahrzeug befestigbar ist und den Ruderpropeller an der Unterseite des Containers anzuordnen.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, einen Ruderpropeller an einem einfach aufgebauten, vorzugsweise zylinderförmigen Container anzubringen, wobei das Antriebssystem des Ruderpropellers mitsamt aller erforderlichen Steuerungs- und Hilfssysteme in einen robusten Stahlcontainer eingebaut werden kann, in welchem der Antrieb transportiert, gelagert und auch im Wasserfahrzeug eingebaut werden kann.
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Einfache Schnittstellen zum Wasserfahrzeug, welche schnell angeschlossen, aber im Servicefall auch wieder schnell gelöst werden können, ermöglichen die Wartung der Antriebsvorrichtung mit minimaler Ausfallzeit oder ggf. während des Betriebes im Wasserfahrzeug. Derartige Schnittstellen umfassen die Energieversorgung für die elektrischen Antriebe des Ruderpropellers wie auch die Steuerungsmotoren, mit welchem der Ruderpropeller um seine Hochachse verschwenkt werden kann, um die Steuerung des Wasserfahrzeugs zu bewirken. Die Schnittstellen sind druckwasserdicht ausgeführt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung des gesamten Antriebs des Ruderpropellers mit Motor und Hilfssystem in einem vorzugsweise druckdichten Container kann man den kompletten Antrieb wahlweise von oben in einen entsprechenden Brunnenschacht im Rumpf des Wasserfahrzeugs oder auch von unten in den Brunnenschacht des Wasserfahrzeugs einbauen.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Container zylindrisch mit einer Containerwandung, einem oberseitigen Deckel und einem unterseitigen Boden ausgebildet und der Ruderpropeller wird am Boden unterseitig vorstehend befestigt. Eine solche Ausgestaltung lässt sich einfach in vorhandene Wasserfahrzeuge mit entsprechendem Brunnenschacht integrieren.
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Eine Möglichkeit der Montage bzw. Demontage sieht vor, die Antriebsvorrichtung mittels eines Krans oder dergleichen von oben in den Brunnenschacht einzubringen bzw. aus diesem herauszuheben.
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Alternativ ist es aber auch möglich, die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung von unten in den Brunnenschacht einzuführen bzw. aus diesem zu entnehmen.
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Dabei kann der Einbau in allen vorgenannten Varianten sowohl im Trockendock als auch bei im Wasser befindlichen Wasserfahrzeugen erfolgen. Letzteres ermöglicht die Wartung und Montage auf See bzw. mit deutlich verringertem Aufwand, da auf das Trockendock verzichtet werden kann.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist innerhalb des Containers eine Trennwand vorgesehen ist, die eine obere Sektion und eine untere Sektion innerhalb des Containers abteilt. In der oberen Sektion werden vorzugsweise die Antriebs- und Steuerungsmotoren angeordnet, während die von der oberen Sektion getrennte untere Sektion mit Ein- und Auslassöffnungen zur Aufnahme und Ausblasen von Ballastwasser ausgebildet ist und das Schwimm- bzw. Tauchverhalten der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung bestimmt und steuert.
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So kann nach einer Ausführungsform der Erfindung das Volumen der unteren Sektion so bemessen werden, dass mittels des aufnehmbaren Ballastwassers ein Schwebezustand der Antriebsvorrichtung in Wasser einstellbar ist, so dass Auftriebs- und Gewichtskräfte einen annähernd statischen Gleichgewichtszustand einnehmen. Dadurch ist es auch möglich, den Container zumindest vorübergehend zu fluten und durch das aufgenommene Ballastwasser so zu trimmen, dass nur noch geringe Kräfte zum Bewegen notwendig sind.
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Sofern das Wasserfahrzeug im Wasser befindlich ist, kann bei Einbau von unten durch die sich ergebenden Abmessungen des erfindungsgemäßen Containers ein hoher Auftrieb der gesamten Antriebsvorrichtung erhalten werden, so dass man mit lediglich einfachen und schwachen Hebezeugen arbeiten kann.
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann auf diese Weise je nach Einbausituation im Brunnenschacht durch vorübergehendes Fluten der unteren Sektion abgesenkt werden oder zunächst mit luftgefüllter und als Auftriebskörper dienender unterer Sektion schwimmend an das Wasserfahrzeug herangebracht werden, durch Aufnehmen von Ballastwasser zum Abtauchen unter die Wasseroberfläche veranlasst und unter dem Brunnenschacht positioniert werden und durch anschließendes Ausblasen des Ballastwassers zum Aufsteigen in den Brunnenschacht veranlasst werden. Dies eröffnet eine Vielzahl neuer und einfacher Montage- und Demontageverfahren.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Container mit oberseitigen Flanschverbindungsmitteln und unterseitigen Verriegelungsmitten ausgerüstet ist, die unabhängig voneinander betätigbar sind und mittels derer der Container lösbar in dem Wasserfahrzeug befestigbar ist.
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Der Ruderpropeller der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung kann wahlweise fest in den Container eingebaut sein oder unter Wasser montierbar daran angedockt oder eingebaut sein. Somit besteht die Möglichkeit, wahlweise den Container mitsamt des Ruderpropellers oder nur den Ruderpropeller unter Wasser ein- und auszubauen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener möglicher Einbauverfahren in den Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 Einbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von unten im Trockendock;
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2a und 2b den Einbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von unten bei schwimmendem Wasserfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3a und 3b den Einbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung bei schwimmendem Wasserfahrzeug von unten gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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4 den Einbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von oben im Trockendock;
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5 den Einbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung bei schwimmendem Wasserfahrzeug in einer ersten Ausführungsform mit Einbaurichtung von oben;
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6 den Einbau der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung von oben in ein schwimmendes Wasserfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Aus der 1 und den nachfolgenden Figuren sind Teile eines Wasserfahrzeugs ersichtlich, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen erhalten und nachfolgend zur Vermeidung von Wiederholungen nur dann gesondert erläutert werden, wenn dies zum Verständnis der jeweiligen Ausführungsform der Erfindung erforderlich ist.
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Aus der 1 ist ein Rumpf 1 eines Wasserfahrzeugs, beispielsweise eines Schiffes ersichtlich, der an einer geeigneten Position über einen beispielsweise zylinderförmigen Brunnenschacht 2 verfügt, d.h. eine ins Wasser reichende Öffnung des Rumpfes 1, in welcher eine Antriebsvorrichtung angebracht werden kann.
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Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Ruderpropeller 4 an sich bekannter Bauart, wobei die für den Antrieb des Ruderpropellers 4 erforderlichen Antriebs- und Steuerungsmotoren 40 innerhalb eines an den Brunnenschacht 2 angepassten zylinderförmigen druckdichten Container 3 angeordnet sind. Der Container 3 wird von zylindrischen Containerwandungen 30 gebildet, die stirnseitig von einem Deckel 31 und einem Boden 32 abgeschlossen werden.
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Der Antriebsmotor treibt die Schraube des Ruderpropellers 4 in der gewünschten Drehrichtung an, um Vortrieb zu erzeugen, während der Steuerungsmotor 40 den Ruderpropeller 4 mitsamt der Schraube um die Hochachse verschwenkt, um eine Steuerung des Schiffes zu bewirken.
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Im Bereich des Deckels 31 sind Aufhängungen 310 vorgesehen, an denen ein in 1 angedeuteter Hebezug angreifen kann, während unterseitig am Boden 32 des Containers 3 der Ruderpropeller 4 mittels eines Flansches 41 befestigt ist. Die Befestigung mittels des Flansches 41 kann so erfolgen, dass der Container 3 mitsamt des Ruderpropellers 4 eine Einheit bildet oder aber der Container 3 und der Ruderpropeller 4 sind unabhängig voneinander vorgesehen und werden erst bei Bedarf, d.h. insbesondere sobald der Container 3 im Brunnenschacht 2 des Wasserfahrzeugs aufgenommen ist, in der aus 1 ersichtlichen Weise miteinander verbunden.
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Die Befestigung des Containers 3 mitsamt des daran angeordneten Ruderpropellers 4 im Rumpf 1 des Wasserfahrzeugs erfolgt über Flanschverbindungen 21 im oberen Bereich nahe des Deckels 31 sowie geeignete untere Verriegelungen 22 benachbart zum Boden 32 des Containers 3. Selbstverständlich sind geeignete Dichtungen vorgesehen um eine Abdichtung zwischen Brunnenschacht 2 und aufgenommenem Container 3 zu bewirken.
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In der 1 ist ein erstes Einbauverfahren von unten in den Rumpf 1 des Wasserfahrzeugs in einem Trockendock dargestellt, wobei in einem ersten Schritt der Container 3 mitsamt des Ruderpropellers 4 unter dem Schiff positioniert wird und anschließend vertikal nach oben in den Brunnenschacht 2 z.B. mittels eines Hebezuges oder Krans eingefahren wird. Sodann können die oberen Flanschverbindungen 21 hergestellt werden und auch die unteren Verriegelungen 22 geschlossen werden. Anschließend wird in geeigneter Weise eine Energieversorgung vom Wasserfahrzeug zum Ruderpropeller 4, d.h. insbesondere den im Innern des Containers 3 angeordneten Antriebs- und Steuerungsmotoren 40 hergestellt, so dass anschließend das entsprechend ausgerüstete Wasserfahrzeug antreibbar und manövrierbar ist. Der Container 3 kann zu diesem Zweck Schnittstellen, z.B. Steckverbindungen für die Energieversorgung der enthaltenen Antriebs- und Steuerungsmotoren 40 aufweisen und die gesamte Antriebsvorrichtung ist so vorkonfiguriert, dass sie nach Herstellen dieser Verbindungen unmittelbar betriebsfähig ist.
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Aus den 2a und 2b ist ein zweites, alternatives Einbauverfahren ersichtlich, welches zur Anwendung kommt, sofern sich das Wasserfahrzeug nicht in einem Trockendock befindet, sondern der Rumpf 1 im Wasser schwimmt und die Wasserlinie WL unterhalb des Verbindungsflansches 21 verläuft.
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In einem solchen Fall wird mittels geeigneter Hebezeuge der Container 3 mitsamt dem Ruderpropeller 4 zu Wasser gelassen, wobei es möglich ist, innerhalb des Containers 3 eine horizontale Trennwand 33 vorzusehen, die den Containerinnenraum in eine obere Sektion 300, in welchem die Antriebs- und Steuerungsmotoren 40 vorgesehen sind, sowie eine untere Sektion 301 unterteilt, die bei Bedarf geflutet und z.B. mittels Pressluft ausgeblasen werden kann, wie es auch von U-Booten bekannt ist.
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Das Fluten der unteren Containersektion 301 ermöglicht es, den Container im Wasser absinken zu lassen, wobei durch Auswahl der Menge an in die untere Containersektion 301 geflutetem Wasser und Dimensionierung des verfügbaren Volumens derselben auch ein Gleichgewicht zwischen Auftriebs- und Gewichtskraft des Containers hergestellt werden kann, so dass der Container 3 quasi im Wasser schwebt und nur geringe Antriebsleistungen der verwenden Hebezeuge für das Verfahren des Containers 3 erforderlich sind. Der solchermaßen zu Wasser gelassene Container 3 wird anschließend soweit im Wasser absinken gelassen, dass er unter dem Brunnenschacht 2 des Wasserfahrzeuges positioniert werden kann. Sodann wird die untere Containersektion 301 ausgeblasen, woraufhin der Container 3 aufsteigt und in den Brunnenschacht 2 einfährt.
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Anschließend kann – wie aus 2b ersichtlich und bereits anhand der 1 erläutert – die Flanschverbindung 21 hergestellt, die Verriegelung 22 geschlossen und die Energieversorgung hergestellt werden, so dass die Antriebsvorrichtung einsatzbereit ist.
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Aus den 3a und 3b ist eine im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 2a und 2b abgewandelte Ausführungsform zu erkennen, bei der sich das Wasserfahrzeug zwar ebenfalls im Wasser befindet, jedoch die Wasserlinie WL oberhalb des Verbindungsflansches 21 verläuft.
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Der Einbau des den Ruderpropeller 4 tragenden Containers 3 erfolgt in diesem Falle dadurch, dass in einem ersten Schritt der Container 3 mit dem Ruderpropeller 5 zu Wasser gelassen wird, nachfolgend die untere Containersektion 301 geflutet wird und der Container 3 im Wasser bis zu einer gewünschten Tiefe absinkt.
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Nachdem der Container 3 unter dem Brunnenschacht 2 des Rumpfes 1 positioniert ist, wird die untere Containersektion 301 ausgeblasen, so dass der Container 3 aufsteigt und in den Brunnenschacht 2 einfährt. Nachfolgend wird der Brunnenschacht 2 leergepumpt und in an sich bekannter Weise die Flanschverbindung 21 im oberen Bereich und die Verriegelung 22 im unteren Bereich des Containers 3 hergestellt und die Energieversorgung zum Schiff aufgenommen, wie aus 3b ersichtlich, so dass die Antriebsvorrichtung einsatzbereit ist.
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Aus der 4 ist ein weiteres Einbauverfahren in einem Trockendock ersichtlich, wobei im Gegensatz zur Darstellung in 1 der Einbau des Containers 3 nicht von unten in den Rumpf 1 erfolgt, sondern von oben, d.h. der Brunnenschacht 2 ist durch die bauliche Gestaltung des Rumpfes 1 von oben zugänglich.
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In diesem Fall wird der Container 3 mit dem Ruderpropeller 4 in den Brunnenschacht 2 vertikal von oben nach unten eingefahren, bis die Flanschverbindung 21 und die Verriegelung 22 unten geschlossen werden kann, so dass nach Herstellung der Energieversorgung die Antriebsvorrichtung einsatzbereit ist.
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Gleiches gilt für das in der 5 dargestellte Einbauverfahren, bei dem der Rumpf 1 des Wasserfahrzeugs im Wasser befindlich ist, jedoch die Wasserlinie WL unterhalb des Verbindungsflansches 21 verläuft. Auch in diesem Falle wird der Container 3 mit dem Ruderpropeller 4 von oben nach unten in den Brunnenschacht 2 eingefahren, die Flanschverbindung 21 oben und die Verriegelung 22 unten hergestellt und anschließend die Energieversorgung hergestellt, so dass die Antriebsvorrichtung einsatzbereit ist.
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Aus der 6 ist schließlich ersichtlich, dass der Containereinbau auch dann von oben erfolgen kann, wenn sich der Rumpf 1 im Wasser befindet und die Wasserlinie WL oberhalb des Verbindungsflansches 21 verläuft.
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In diesem Falle wird der Container 3 mit dem Ruderpropeller 4 in den Brunnenschacht 2 vertikal von oben nach unten eingefahren und die untere Containersektion 301 geflutet, bis sich der Container auf das Fundament soweit abgesenkt hat, dass er seine Einbaulage gemäß 6 erreicht. Sodann kann der Brunnenschacht 2 leergepumpt werden und die Flanschverbindung 21 oben hergestellt werden. Nachdem sodann auch die untere Containersektion 301 ausgeblasen worden ist und die untere Verriegelung 22 geschlossen worden ist, kann die Energieversorgung hergestellt werden, so dass die Antriebsvorrichtung einsatzbereit ist.
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Es ist somit offensichtlich, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Ruderpropellers mit einem im Brunnenschacht des Wasserfahrzeugs anzubringenden Container eine besonders einfache Montage der Antriebsvorrichtung sowohl bei schwimmendem Wasserfahrzeug als auch im Trockendock erfolgen kann. Der Ausbau der Antriebsvorrichtung erfolgt in entsprechend umgekehrter Reihenfolge auf ebenso einfache Weise.
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Sofern es die baulichen Gegebenheiten des Wasserfahrzeuges zulassen, ist es auch möglich, den Container 3 innerhalb des Brunnenschachtes 2 über die Wasserlinie WL anzuheben, so dass Wartungsarbeiten auch an den Unterwasserteilen, etwa dem Ruderpropeller 4 im Brunnenschacht 2 durchgeführt werden können.
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Beispielsweise können große Bohrschiffe, Halbtaucher etc. aufgrund ihrer großen Strukturhöhe mit entsprechend hohen Brunnenschächten von z. B. über 10 m Höhe ausgebildet sein, so dass der Container mitsamt dem daran befestigten Ruderpropeller innerhalb eines solchen Brunnenschachtes einfach auf eine über der Wasserlinie befindliche Höhe angehoben und dann trocken gewartet werden kann. Dies kann z. B. mittels einer Winde auch bei schwimmendem Schiff, z. B. auf See erfolgen.
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Auch kann der Einbau von unten erfolgen, so dass das Wasserfahrzeug anschließend oberhalb fertiggestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10135543 A1 [0002]
- WO 2010/136012 A1 [0003]
