DE10205788B4

DE10205788B4 - Lagefixierte, schockelastische Lagerung

Info

Publication number: DE10205788B4
Application number: DE2002105788
Authority: DE
Inventors: Arnold Dipl.-Ing.(FH) Saur
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium der Verteidigung
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: DE10205788A1

Abstract

Vorrichtung zur schockelastischen Lagerung von Geräten auf, in und an Schiffen, bei der die Positionierung durch mindestens ein elastisches Element (7) für Zug- bzw. Druckbeanspruchung geschieht und zur Krafteinleitung in eine Platte (10) eine Stange (4) angeschlossen ist
dadurch gekennzeichnet,
a. dass die Positionierung mit zwei Fangringen (8) gegen einen Basisring (9) geschieht,
b. das die Zentrierung durch die Platte (10) erreichbar ist,
c. dass die Stange (4) an ihrem freien Ende über mindestens ein Gewinde verfügt, an dem mindestens eine Gewindebuchse (13) verstellbar befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 eine Vorrichtung zur schockabsorbierenden Lagerung von Geräten auf, in und an Schiffen, bei der die Positionierung durch mindestens ein elastisches Element für Zug- bzw. Druckbeanspruchung geschieht und zur Krafteinleitung in eine Platte eine Stange angeschlossen ist

Es ist bekannt, Geräte auf Schiffen zum Schutz gegen Schockeinwirkung und ähnliche übergroße Kräfte so zu lagern, dass die Schockbelastungen durch geeignete Absorber aufgenommen werden, ohne dass die Konstruktionen durch Überbelastung beschädigt werden. Handelsübliche Ausführungen solcher Absorber weisen im Allgemeinen eine Stange auf, die an einem freien Ende ein Element zum Ausgleich von Winkelfehlern und Drehbewegungen aufweist und Zug- Druck und Biegekräfte in eine vorgespannte Aufnahme einleitet. (Aloshock; Internet: www.loggers.de)

Aus der Patentschrift DE 30 14 799 C2 ist die elastische Lagerung einer Rudermaschine bekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass für eine in allen Richtungen elastische Lagerung der Rudermaschine am Schiffsfundament neben den Gummipuffern, die über zweiteilige Bolzen vorgespannt sind, auch durch Schraubenbolzen vorgespannt Gummipuffer zur Übertragung von axial bezüglich des Ruderschafts wirkenden Kräften vorgesehen sind, die zwischen den Lagerflanschen der Rudermaschinen und einem etwa in der Mitte zwischen diesen Lagerflanschen angeordneten Flansch eines Lagerbocks eingepasst sind, wobei zur Dämpfung starker vertikaler Beschleunigungskräfte jeweils der obere und der untere Gummipuffer separat vorgespannt sind, so dass erst nach Erreichen dieser Vorspannkraft die dämpfende Federwirkung beginnt.

Aus der US Patentschrift US 3 856 242 ist weiter eine Befestigungsvorrichtung für einen Überspannungsschutz bekannt, welche den Überspannungsschutz vor einer Zerstörung durch beispielsweise ein Erdbeben bewahrt. Die Befestigungsvorrichtung, bestehend aus Tellerfedern und Unterlegscheiben, bietet eine flexible Verbindung zwischen dem Überspannungsschutz und dem Fundament um die Schockeinwirkung auf den Überspannungsschutz zu reduzieren und die Schockenergie aufzunehmen um den Überspannungsschutz zu schützen.

Es ist weiter bekannt, dass die Absorption der Stossbelastung mechanisch, durch Federn, erfolgen kann, die bei normaler Belastung das Gerät in seiner Lage fixieren und bei Schockbelastung die Stossenergie durch Einfedern aufnehmen.

Diese Lösung erfordert jedoch die Anordnung von Federelementen in jeder der drei Richtungen des Raumes. ( EP 1 078 849 A2 ).

Nachteilig bei den bekannten Konstruktionen ist der hohe Bauaufwand, durch die große Anzahl an Federelementen und der damit verbundene hohe Preis.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache, mit möglichst geringem Bauaufwand und damit günstig herstellbare, schockabsorbierende Lagerung zu erfinden, die bei Belastung aus einer beliebigen Richtung und Überschreitung einer definierten Grenzlast die Schockbelastung auf das Gerät begrenzt und nach Abklingen der Belastung das Gerät wieder in die Ausgangslage zurückstellt und dort fixiert.

Dieses Problem wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Durch die Positionierung der Platte mit zwei Fangringen gegen einen Basisring werden sowohl die Bewegungen der Platte in Längsrichtung des Lagerungselementes als auch Kippbewegungen bei Belastungen unterhalb der Grenzbelastungen verhindert. Die Fixierung in den radialen Richtungen des Lagerungselementes erfolgt über einen Fangring, dessen äußere Kontur so ausgeführt ist, dass er gegenüber dem Gehäuse nur ein sehr geringes Spiel hat und im Zentrum ein Lager aufweist, das Kippbewegungen der Stange gegenüber der Platte und Verschiebungen der Stange relativ zum Lager ermöglicht.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, bei Verwendung der Platte zum Lagefixieren innerhalb der schockelastischen Lagerung, mit nur einem Federelement sowohl horizontale als auch vertikale Lageveränderungen des Gerätes zuzulassen und die Geräte mit hoher Genauigkeit wieder an ihrer ursprünglichen Lage zu fixieren.

Durch die Ausführung des freien Wellenendes mit Gewinde entsteht der Vorteil, dass die Lagerung zur Kompensation von Bautoleranzen eingestellt werden kann und es keines aufwendigen Ausgleichs mit Gießharzen bedarf.

In Anspruch 2 wird die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zum Ausgleich von Winkelfehlern bzw. Nichtparallelität zwischen Schiffsdeck und Gerät beschrieben. Beispielsweise kann die Ausführung mit einem am Gerät befestigten Gelenklager (2) oder entsprechenden Platten erfolgen. Die entsprechenden Platten bestehen aus jeweils zwei Paaren, deren zum Gerät zeigende Platte (2.1) Tonnenform aufweist und die zweite Platte (2.2) eines Paares deren Negativform. Die Tonnenform der Platten zweier Paare ist so gewählt, dass sie, abgestimmt auf die Materialstärke des Gerätes annähernd eine Kugel ergibt.

Die Ansprüche 3 und 4 beschreiben die vorteilhafte Ausgestaltung des Gehäuses (6) als Rohr, welches mit dem Basisring (9) verbunden ist. Die Verbindung in Rohrmitte erlaubt es die Federn (7) und Fangringe (8) symmetrisch auszubilden. Alle weiteren Variationsmöglichkeiten des Anbringens des Basisringes (9) am Rohr sind zur Realisierung besonderer konstruktiver Vorgaben denkbar, zum Beispiel eine Verlängerung des Weges entsprechend einer ersten hohen Schockamplitude in der entsprechenden Richtung. Vorteil ist die Einsparung unterschiedlicher Bauteile für Zug- und Druckkräfte. Das Rohr (6) wird an seinen beiden Enden mit verschraubbaren oder verschweissbaren Deckeln (5) versehen, welche als Gegenlager für die elastischen Elemente (7) dienen. Besonders vorteilhaft wird die Ausgestaltung bei Verwendung von verschraubbaren Deckeln (5) an dem Gehäuse (6), da die Federn zur Erlangung der erforderlichen Anpresskraft vorgespannt werden müssen. Aus sicherheitstechnischen Gründen müssen bei der Demontage vor Abnahme der Deckel (5) die Federn (7) entspannt werden, was z.B. mit Schrauben, die über ein entsprechend langes Gewinde verfügen, gefahrlos möglich ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Deckel (5) wird erreicht, wenn die Deckel (5) mit identischen Lochbildern und der Bohrung für die Welle in beiden Deckeln (5) ausgeführt werden. Der symmetrische Aufbau und die Austauschbarkeit der Deckel (5) ermöglicht es, die Gehäuse (6) der Lager ober- und unterhalb des Schiffsdeckes unterzubringen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine flexiblere Gestaltungsmöglichkeit der Lagerstelle.

Anspruch 5 beschreibt die vorteilhafte Ausgestaltung der Platte (10) mit mindestens einer Einkerbung in welche die Basis (9) eingreift.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt 1 den Aufbau der Lagerung im Längsschnitt. Das zu lagernde Gerät (1) weist eine Aufnahmemöglichkeit für ein Gelenklager (2) auf, welches Anspruchsgemäß nicht Gegenstand der Patentanmeldung ist. Die Lage des Gelenklagers (2) wird mit einer Gewindehülse (13) und einer Nutmutter (3) so auf der Welle (4) fixiert, dass bei statisch überbestimmter Lagerung alle Toleranzen ausgeglichen sind. Die Welle (4) ist über eine Schraubenverbindung (11) mit der Platte (10) verbunden. Die Platte (10) wird über die federbelasteten Fangringe (8) der Basis (9) gegenüber fixiert. Die Tellerfedern (7) sind mit solcher Kraft vorgespannt, pressen also die Fangringe (8) so stark an Basis (9) und Platte (10), dass bei normaler Lagerbelastung keine Bewegung entsteht. Erst bei Überbelastung wird die Platte (10) aus ihrer Ruhelage bewegt. Die Federn (7) absorbieren die Stossbelastung und fixieren die Platte danach wieder in ihrer ursprünglichen Lage. Zur Zentrierung der Stange (4) ist ein Fangring (8) so ausgeführt, dass seine äußere Kontur annähernd dem Innendurchmesser des Gehäuses (6) entspricht und er entweder fest mit dem Außendurchmesser eines Gelenklagers (12.1) oder mit einer Schiebehülse (12.2) verbunden ist.
Die Basis (9) ist fest mit dem Gehäuse (6) verbunden, im beschriebenen Beispiel verschweißt. Alle anderen kraft- und formschlüssigen Verbindungen sind ebenfalls möglich. Das Gehäuse (6) ist aus einem Rohr gefertigt, an dessen Enden jeweils ein Lochkreis mit identischem Lochbild angebracht ist.
Zum Abschluss des Gehäuses (6) und als Gegenlager für die Federn (7) werden zwei Deckel (5) verwendet. Die Deckel (5) weisen beide in ihrer Mitte eine Öffnung auf, durch welche die Stange (4) geführt werden kann. Der Durchmesser ist so bemessen, dass bei einseitigem Eintauchen des Gerätes die quergerichtete Wegkomponente kleiner ist als der Spalt zwischen Welle und Bohrungsdurchmesser.
Außerdem ist im Beispiel ein Deckel (5) in seinen Außenabmessungen wesentlich größer als der Rohraußendurchmesser und bietet mit einem zweiten Lochkreis die Möglichkeit eine Schraubenverbindung zum Schiff herzustellen.
Es zeigt 2 eine Version der Lagerung ohne interne Zentrierung, bei der die Zentrierung im Raum außerhalb, durch weitere Lagerelemente oder entsprechende Stopper, geschieht.
Es zeigt 3 ein Ausführungsbeispiel der Elemente zum Ausgleich der Winkelfehler (2) in Scheibenform. Die inneren tonnenförmigen Scheiben (2) ergeben in Verbindung mit der Materialstärke des Aufbaus, annähernd eine Kugelform. Die jeweils äußeren Scheiben (3) eines Scheibenpaares mit den Negativformen der inneren Scheiben erlauben es, aufgrund der entstandenen Kugelform, einen gewissen Ausgleich der Winkelfehler zuzulassen. Die Elemente sind auf der Welle (4) mit Muttern (1) gesichert.
Es zeigt 4 die vorteilhafte Ausführung der Platte (10) und des Basisrings (9) in der Draufsicht. Der Schnitt erfolgt direkt oberhalb des Basisringes (9). Der Basisring (9) muss entsprechend den Einkerbungen der Platte (10) ausgeführt werden und kann wie im Beispiel auch geteilt sein. Besonders vorteilhaft ist die in 4 ausgeführte Version mit vier Einkerbungen. Weiter ist das Gehäuse (6) und die Welle (4) jeweils im Schnitt dargestellt. Der Fangring (8) ist verdeckt dargestellt. Auf die Darstellung der Federn (7) wird aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.

Claims

Vorrichtung zur schockelastischen Lagerung von Geräten auf, in und an Schiffen, bei der die Positionierung durch mindestens ein elastisches Element (7) für Zug- bzw. Druckbeanspruchung geschieht und zur Krafteinleitung in eine Platte (10) eine Stange (4) angeschlossen ist dadurch gekennzeichnet, a. dass die Positionierung mit zwei Fangringen (8) gegen einen Basisring (9) geschieht, b. das die Zentrierung durch die Platte (10) erreichbar ist, c. dass die Stange (4) an ihrem freien Ende über mindestens ein Gewinde verfügt, an dem mindestens eine Gewindebuchse (13) verstellbar befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zum Ausgleich von Winkelfehlern und Drehbewegungen (2) Scheiben sind, die aufgrund ihrer besonderen Form in Verbindung mit dem Aufbau eine gelenkartige Lagerung ergeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) aus einem Rohr besteht mit dem der Basisring (9) form-, kraft- oder stoffschlüssig fest verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisring (9) an beliebiger Stelle im Gehäuse (6) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (10) mit mindestens einer Einkerbung versehen ist, in die der Basisring eingreift.