DE1924973A1

DE1924973A1 - Speichervorrichtung zur Aufbewahrung bruchempfindlicher Trossen

Info

Publication number: DE1924973A1
Application number: DE19691924973
Authority: DE
Inventors: Hale Neville Edward
Original assignee: Fathom Oceanology Ltd
Current assignee: Fathom Oceanology Ltd
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-16
Publication date: 1969-11-27
Also published as: SE343830B; DK135299B; DE1924973B2; GB1263924A; JPS4843208B1; DE1924973C3; NO129676B; FR2009912A1; NL6907544A

Description

Fathom Oceanology Limited, Port Credit, Ontario/Kanada

Speichervorrichtung zur Aufbewahrung bruchempfindlicher Trossen

Die Erfindung bezieht sich auf die Speicherung einer profilierten Trosse in vielen Lagen unter Vermeidung des Bruches der Profilierung.

Bei ozeanographischen Anwendungen und dergleichen finden Trossen mit hydrodynamisch geformten Profilabschnitten Verwendung, die dazu beitragen sollen, den Strömungswiderstand der Trosse zu reduzieren. In allen bekannten Fällen windet die Trossenwinde eine solche Trosse in einer einzigen Lage mit vielen Windungen auf, wobei die erwähnten zugeschärften Profilabschnitte gegenüber der Trommel radial orientiert sind, um die Win-

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düngen so gedrängt wie möglich unterbringen zu können. Bisher hat man es stets für undurchführbar gehalten, mehr als eine Lage einer profilierten Trosse auf einer Trommel aufzuwinden, da der beim Aufwinden in den naehrfolgenden Lagen der Trosse entstehende Zug zum Bruch der hervortretenden Profilabschnitte der darunterliegenden Trossenlagen führen würde.

Das Bestreben geht jedoch dahin, größere Arbeitstiefen bei ozeanographischen Systemen zu erreichen. Diese Tendenz wirft bezüglich der Unterbringung der Trosse erhebliche Probleme auf, da bei nur einer Trossenlage auf der Wickel trommel die Winde unzumutbare GröQen annimmt. Hinzu kommt noch, daß sich die Winde normalerweise auf dem hintersten.Teil des Schiffsdecks befindet, wo ein übermässiges Gewicht u.U. Schwierigkeiten bei der Trimmung des Schiffes hervorrufen kann.

Diese Situation wäre jedoch eine völlig andere, wenn die Trosse in mehreren Lagen auf der Winde aufgewunden werden könnte.

Aufgabe der Erfindung 1st es daher, Gewicht und Umfang der Winde dadurch zu verringern,, daß man eine Möglichkeit findet, eine profilierte Trosse in mehreren Lagen aufzuwinden. Der Einfachheit halber richtet sich die nachfolgende Beschreibung im wesentlichen auf ein Ausführungsbei spiel mit nur zwei Trossenlagen, an das sich noch eine kurze Erörterung eines solchen mit vier TrOSsenlagen anschließt.

Fig. 1 der begleitenden Zeichnungen ist eine Sndansicht einer erfindungsgemäßen Trossenwinde;

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Fig. "2 ist eine abgebrochene Schnittdarstellung der zweilagigen Windentrommel nach Fig. 1 gemäß der
Linie A-A;

Fig. 3 ist ein Querschnitt der gleichen Trommel gemäß der Linie B-B in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Querschnitt gemäß der Linie C-C
in Fig. 2;

Fig. 5 ist eine abgebrochene Draufsicht auf die Trommel in Richtung des Pfeiles D in Fig. h\

Fig. 6 ist ein abgebrochener Querschnitt durch
eine Trommel, in welchem die schraubenförmige Nut und die darin untergebrachte Trosse zu sehen ist;

Fig. 7 ist eine schematische Stirnansicht eines vierlagigen Systems, bei welchem die Trommel während des Aufwindens der zweiten Trossenlage zu sehen ist;

Fig. 8 ist ein Querschnitt durch das vierlagige System nach Fig. 7 gemäß der Linie E-E;

Fig. 9 ist ein abgebrochener Querschnitt des vierlagigen Systems gemäß der Linie F-F in Fig. 8;

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung einer andersartigen Sperrvorrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Trommeln;

Fig. 11 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausf^ührungsform der Trommel, bei der eine andere Ausbildung für die Erzielung einer Relativdrehung zwischen den Trommeln zu erkennen ist;

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Pig. 12 ist ein Schnitt gemäß der Linie G-G in Pig. 11, der einen anderen Weg zeigt, um die äußere Trommel zu veranlassen, mit der inneren Trommel zu rotieren, wenn diese voll mit der Trosse umwickelt ist, und

Fig. 13 ist ein Diagramm, welches die relative Raumeinsparung durch Einführung jeweils einer weiteren Trommel erkennen läßt.

In allen Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Teile.

Die in Pig. I dargestellte Winde besitzt einen Tragrahmen 1, eine Welle 2, eine Trommelanordnung 3 und einen herkömmlichen, nicht gezeigten Antrieb für die Welle.

Zu der Trommelanordnung gehört eine erste oder innere Trommel ^ und eine zweite bzw. äußere Trommel 51 wie die Figuren 2 und 3 erkennen lassen. Diese beiden Trommeln sind konzentrisch zueinander auf der Welle 2 angeordnet. Dabei ist die Trommel *k fest mit der Welle verbunden, wohingegen die Trommel 5 von der Welle 2 durch Endplatten 6 und Lager

7 getragen ist. Die Welle selbst ist drehbar in Hauptlagern

8 innerhalb des Rahmens 1 gelagert. Auf diese Weise vermögen sich die Welle 2 und die innere Trommel 4 unabhängig von der äußeren Trommel zu drehen. Die äußere Trommel 5 kann entweder festgehalten oder mit der inneren Trommel 4-verbunden werden, etwa mittels einer Anzahl kurzhubiger Hydraulikzylinder 9 auf der Endplatte 6, wie sie in den Figuren 1 und 2 zu erkennen sind und deren Kolbenstangen im ausgefahrenen Zustand als Sperrbolzen in entsprechende Ausnehmungen in den Seitenwänden der inneren Trommel eintreten.

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Im einfachsten Falle können diese Zylinder parallelgeschaltet und mit Schnelltrennanschlüssen 10 (Fig. 1) versehen sein, so daß bei stehender Winde kurzzeitig Schläuche mit diesen Anschlüssen verbunden werden können, um die Zylinder zu betätigen.

Umgekehrt kann die äußere Trommel 5 stillgesetzt und durch einen oder mehrere Zylinder 11 an einer Drehung gehindert werden, die mit dieser Trommel, beispielsweise an ihrem Umfang, dann in Eingriff treten, wenn ihre Kolben ausgefahren sind, wie dies aus den Figuren 1 und 3 zu erkennen ist.

Beide Trommeln, 4 und 5, können glatt sein, vorzugsweise, sind sie jedoch, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einer Nut versehen, die fortlaufend schraubenförmig verläuft. Dabei besitzt die innere Trommel ein rechtsgängiges Gewinde, während die äußere Trommel ein linksgängiges Gewinde aufweist oder umgekehrt.

Das Profil der schraubenförmigen Nut 12 ist so bemessen, daß es das Profil in der Trosse 13 teilweise oder ganz aufzunehmen vermag. Der letztere Fall ist in Fig. 6 wiedergegeben. Die äußere Trommel 5 ist zwischen den beiden Flächen I^ und 15 nach Fig. 3 geschlitzt. Die senkrechte Entfernung zwischen den beiden Flächen 14 und 15 ist geringfügig größer als die Längsachse des stromlinienförmigen Trossenprofils. Auf diese Weise ist es möglich, die Trosse auf die innere Trommel auf- bzw. von ihr abzuwickeln, während die äußere Trommel 5 stillgesetzt ist, wobei die Trosse zwischen den in Fig. 3 gezeigten Flächen Ik und 15 hindurohlaufen kann.

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Gegen Beendigung der Aufwindung der ersten Lage auf der inneren Trommel 4, d.h. während des Aufbringens der letzten halben Windung, muß die Trosse auf das Niveau der äußeren Trommel 5 angehoben werden. Dies kann in einfacher Weise durch Einsatz einer Rampe 16 in den betreffenden Quadranten der letzten Nutwindung auf der inneren Trommel geschehen. Die Rampe beginnt im Punkt 17 anzusteigen und leitet mit dem größtmöglichen Radius bei 18 in die äußere Trommel 5 über. Dieser Radius ist im wesentlichen gleich demjenigen der Rippen zwischen den Nuten nach Fig. 6.

Der Raum für die ansteigende Trosse kann durch Einbringen einer Innennut 19 in den überstehenden Endabschnitt 20 der äußeren Trommel 5 geschaffen sein, wie aus Pig. 2 ersichtlich. Bei Annäherung der Trosse an das obere Niveau ist die Decke der Nut 19, nämlich bei 21, abgeschnitten, um die Trosse austreten zu lassen. Dies geht aus den Figuren ^ und 5 hervor. Die äußere Seitenwand der Nut 19 ist bei 22 fortgeführt, um die Trosse in den Anfang der schraubenförmigen Nut 23 der äußeren Trommel 5 einzuleiten (Fig. 5)· Diese Wand ist nach der Zeichnung nach innen gekrümmt, jedoch ist eine solche Krümmung bei großen Trommeln, bei denen die Steigung der schraubenförmigen Nut gering ist, überflüssig.

Wenn die Trosse die in Fig. k gezeigte Position, nämlich diejenige, bei welcher sie mit der Rampe 16 am Punkt Ib in Berührung tritt, erreicht, wird die Trommel momentan stillgesetzt, um die Verriegelungszylinder 9 (Fig. 2) in Aktion treten zu lassen und dadurch die äußere Trommel 5 mit der inneren Trommel b zu kuppeln. Gleichzeitig muß der Arretierzylinder 11 für die äußere Trommel außer Aktion gesetzt werden, so daß die äußere Trommel sich fortan mit der inneren Trommel zu drehen vermag.

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Bei Wiederaufnahme der Drehbewegung tritt die Trosse nunmehr in die Nut 23 der äußeren Trommel ein und beginnt, die zweite Wickellage zu bilden.

Der Zwischenraum 2k (Fig. 2) zwischen der Innenseite der äußeren Trommel 5 und den Bippen zwischen den einzelnen Windungen der Nut auf der Trommel k ist sehr gering, beispielsweise etwa drei Millimeter bei einem Trommeldurchmesser von 4,50 m, so daß die äußere Trommel, die auf Grund ihres Querschlitzes zwischen den Flächen Ik und 15 etwas federnd ist, sich unter der Trossenspannung zusammenzuziehen und dabei unter der Belastung auf der inneren Trommel k abzustützen vermag. Zu diesem Zweck entspricht das Spiel· 2k der Fähigkeit der äußeren Trommel 5 sich ohne Überschreitung der Streckgrenze in dem TrommelTnaterial zusammenzuziehen. Auf diese Weise erreicht die Trommel 5 oei der darauffolgenden Abwicklung wieder ihre ursprünglichen Abmessungen, sobald die Trosse vollständig von ihr abgelaufen ist, wobei das Spiel 2k von neuem entsteht, um die innere Trommel frei innerhalb der festgesetzten äußeren Trommel rotieren zu lassen.

Die bisherige Beschreibung richtete sich auf eine Ausführungsform mit hur zwei Wickellagen. Die Figuren 7, 8 und·, 9 zeigen indessen ein vierlagiges System.

Fig. 7 läßt das Stadium erkennen, bei dem die Trosse fortan von der Trommel 5 der zweiten Wickellage abgewikkelt wird, so daß also die innerste Trommel k mit der zweiten Trommel 5 verbunden ist und gemeinsam rotiert. Demgemäß hat sich der Schlitz zwischen den Flächen JA und 15 innerhalb der Trommel 5 von seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 3 entfernt. Zu dieser Zeit sind die dritte Trommel 25

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und die vierte bzw. äußerste Trommel 26 festgesetzt.

Die dritte Trommel 25 besitzt einen querverlaufenden Schlitz zwischen Flächen 27 und 28, der weiter als der Schlitz der zweiten Trommel 5 ist. Ebenso weist die äußerste Trommel 26 einen querverlaufenden Schlitz zwischen den Flächen 29 und 30 auf, der wiederum weiter als derjenige in der Trommel 25 ist. Der Grund hierfür besteht darin, daß die in die Trommelanordnung eintretende Trosse bei jedem Übergang zu einer neuen Wiekellage angehoben wird.

Die zweite, dritte und vierte Trommel, 5» 25 und 26, sind, wie aus Fig. 8 ersichtlich, konzentrisch und drehbar angeordnet, wobei eine jede in Lagern 7 bzw. Jl bzw. 32 läuft. Die Endplatten jeder Trommel sind mit einer Anzahl Verriegelungszylinder 9 bzw. 33 bzw. Jk ausgestattet. So ist es möglich, während des Ablassens oder Aufnehmens der Trosse wahlweise, d.h. unabhängig voneinander, die Trommel 5 mit der Trommel k, die Trommel 25 mit der Trommel 5 und die Trommel 26 mit der Trommel 25 zu verbinden.

Diejenigen Trommeln, die sich nicht gerade mit der inneren Trommel gemeinsam drehen müssen, müssen stillgesetzt werden. Dies kann durch einen einzigen doppelseitigen Arretierungszylinder 35 auf dem Rahmen 1 geschehen. Dieser Zylinder kann stellungsabhängig durch Bremsschalter 36 und 37 gesteuert werden, so daß bei vollem Betätigungshub während des Aufbringens der ersten Trossenlage die Trommeln 5, 25 und 26 stillgesetzt werden. Hingegen sind nur die Trommeln 25 und 26 stillzusetzen, wenn die zweite Trossenlage aufgebracht wird, und die Trommel 26 allein ist zu arretieren bei der Herstellung der dritten Trossenlage. Bei dem gesamten Freigabehub des Zylinders werden alle Trommeln freigegeben, um sich gemeinsam drehen

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zu können. Die beiden mittleren Arretierungsstellungen des Zylinders 35 werden, wie gesagt, durch Betätigung der Grenzschalter "}6 bzw. 37 herbeigeführt.

Sofern die Rippen zwischen den einzelnen Windungen einer jeden Nut zur Aufnahme der Belastung der darüberliegenden Trommel beitragen sollen, ist die Tiefe der Nuten, beginnend mit der innersten Trommel 4-, von Trommel zu Trommel fortlaufend größer. Der Grund hierfür geht aus Pig. 9 hervor. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß die Trosse über den querverlaufenden Schlitz der einzelnen Trommeln hinweg im wesentlichen sehnenförmig verläuft. Demgemäß muß die darunterliegende Trossenlage tiefer liegen als der innerste Punkt des sehnenförmigen Trossenabschnittes der darüberliegenden Lage, um ein Anstreifen zu verhindern. Da die Sehnenlänge bei der vierten bzw. äußersten Lage am größten ist, muß auch das Maß 38 bis zum Boden der Nut in der dritten Lage größer sein als das entsprechende Maß zwischen tiefer liegenden Lagen. Ebenso ist' es wichtig, daß die Führungskanten beiderseits der Schlitze, wie bei 39 gezeigt, abgerundet sind, wobei der Radius den minimalen zulässigen Krümmungsradius der Trosse in der Ebene ihrer Profilhauptachse nicht unterschreiten darf.

Eine abweichende Vorrichtung zur Verriegelung der einzelnen Trommeln, d.h. eine solche, die sich von den Zylindern 9, 33 und 3^· in Fig. B unterscheidet, kann nach Fig. 10 ausgebildet sein.

Nach dieser Figur ist die Trommel 5 mittels einer auf der Welle 2 drehbaren Nabe und zweier radialer Speichen 4-1 und 4-2 zu .beiden Seiten des querverlaufenden Schlitzes 44 konzentrisch zu der Trommel k gehalten. Normalerweise ist hierdurch ein geringes Spiel Zk zwischen den Trommeln 4 .und

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5 sichergestellt. Jedoch vermag ein zwischen den Speichen 4-1 und 42 angeordneter Hydraulikzylinder 43 die Trommel 5 um die Trommel 4 herum zusammenzuziehen, wobei eine Kupplungswirkung entsteht, durch welche die beiden Trommeln zur gemeinsamen Drehung miteinander verbunden werden. Dabei ist bemerkenswert, daß die Antriebskraft niemals von der äußeren Trommel ausgeht.

Eine weitere Ausführungsform ist in den Figuren 11 und 12 wiedergegeben, die eine verhältnismässig kleine Winde zeigen. Für eine solche Anwendung kann die Axialerstreckung der Trommeln 4 und 5 genügend klein sein, daß das Material in der Nachbarschaft des querverlaufenden Schlitzes zwischen den Flächen 14 und 15 der Trommel 5 so stark ist, um die unter Spannung stehende Trosse zu tragen, ohne sich auf der inneren Trommel abstützen zu müssen.

Bei dieser Ausfuhrungsform ist der Uberleitungsab- ' schnitt für die Überleitung der Trosse von der inneren Trommel 4 zur äußeren Trommel 5 mit einer Verriegelungsvorrichtung ausgerüstet, die es der äußeren Trommel automatisch gestattet, sich mit der inneren Trommel in Bewegung zu setzen, wenn die innere Trommel vollgelaufen ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Überleitungsnut 19 eine solche Tiefe erhält, daß die radiale Entfernung zwischen der Rampe 16 und der Nut 19 konstant bleibt. Diese konstante Tiefe entspricht der Größe der Profillängsachse der Trosse. Wenn demnach die Trosse so weit auf die innere Trommel aufgewunden ist, daß die letzte halbe Windung erreicht ist, so wird die Trosse durch die daruntertretende Rampe 16 so lange angehoben, bis die Rampe 16 sich fortan, wie aus Fig. 12 zu ersehen, unter der Nut 19 befindet, wobei die profilierte Trosse nun in strammen Kontakt mit der Decke der Nut 19 tritt. Die weitere Drehung der inneren

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Trommel 4 führt damit über die Nut 19 zu einer Mitführung der Trommel 5$ die durch die Trosse selbst nun mit der inneren Trommel verriegelt ist.

Zur Pestsetzung der äußeren Trommel kann ein Rastmechanismus 44 (Fig. 11) vorgesehen sein. Unter Verwendung dieses Rastmechanismus genügt die der äußeren Trommel durch die Trosse auf die soeben beschriebene Weise vermittelte Antriebskraft zur Überwindung der Sperrwirkung der Rastvorrichtung. Umgekehrt, fällt die Rastvorrichtung 44 beim Ablaufen der Trosse automatisch ein, um die Drehung der äußeren Trommel 5 zu verhindern, wenn die äußere Trommel leergelaufen 1st.

Die Ausführungsform nach den Figuren 11 und 12 läßt ferner eine andere Lösung zur Herbeiführung einer voneinander unabhängigen Drehung der beiden Trommeln erkennen. Dabei läuft die äußere Trommel auf einer Anzahl festgelagerter Kugeln 45, die sich zwischen den einander zugekehrten Wänden der inneren und der äußeren Trommel befinden. Das so gebildete Kugellager gestattet es der inneren Trommel 4, frei zu rotieren, während die äußere Trommel 5 festgehalten ist. Diese Relativdrehung erfolgt wiederum nur dann, wenn die äußere Trommel leer und damit das Kugellager unbelastet ist.

Nach Fig. 11 ist ein Antrieb mit der einen Seite der Trommel 4 verbunden. Dieser besteht aus einem fest an der Trommel 4 angebrachten Zahnkranz 46 und einer darüberlaufenden Kette, die in herkömmlicher Weise von einem Motor her angetrieben ist.

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Das Hauptziel der Erfindung besteht, wie bereits vorausgehend dargelegt, darin, Gewicht und Umfang der Winde für eine profilierte Trosse zu vermindern.

Pig. 13 zeigt anhand eines Schaubildes das prozentuale Volumen einer zwei-, drei- und viertrommeligen Winde im Vergleich zu einer herkömmlichen mit nur einer Trommel. Es ist ersichtlich, daß sich für eine viertrommelige Winde das Volumen auf nur 15 % desjenigen einer eintrommeligen Winde reduziert.

Es versteht sich, daß sich die Erfindung nicht auf die vorausgehend beschriebenen und erörterten Ausführungsbeispiele beschränkt, die lediglich der Erläuterung dienen sollen.

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Claims

- 13 Patentansprüche

Trommelwinde zur Speicherung einer Trosse, g e k e η η ζ e lehnet durch eine erste Trommel (*l·) und eine zweite, die erste Trommel mit Abstand im wesentlichen umgebende Trommel (5)_f eine Arretierungsvorrichtung (11,Ml·) für die zweite Trommel und Überleitungsmittel (l6,19) zur Überleitung der Trosse von der ersten Trommel nach deren Bewicklung auf die zweite Trommel.
2. Trommelwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Trommel (5) Vorkehrungen getroffen sind, um die Trosse dort entgegengesetzt fortschreitend aufzuwinden wie auf der ersten Trommel
3. Trommelwinde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Trommeln (^, 5) auf ihrer Außenfläche jeweils eine schraubenförmige Nut (z.B. 12) zur Aufnahme der Trosse aufweisen, wobei die Nut der zweiten Trommel entgegengesetzt zu derjenigen der ersten Trommel verläuft.
k-c Trommelwinde nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Trommel (5) eine Führung (22) zur Führung der Trosse von den Überleitungsmitteln in die schraubenförmige Nut der zweiten Trommel aufweist.
5. Trommelwinde nach Anspruch 3 oder *l·, daduroh gekennzeichnet , daß die schraubenfor- .

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mige Nut (12) in der ersten Trommel (k) tief genug ist, um das Trossenprofil im wesentlichen aufzunehmen, und daß die" zweite Trommel (5) in einem solchen Maße verformbar ist, daß sie sich unter dem Zug der Trosse zusammenzieht, um sich auf der ersten Trommel abzustützen.
6. Trommelwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trommel (5) einen querverlaufenden Schlitz (1^,15) besitzt, durch den die Trosse bei festgesetzter zweiter Trommel auf die erste Trommel ) auflaufen oder von dieser ablaufen kann.
7· Trommelwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9,10; ^3; l6,19) zur Verriegelung der zweiten Trommel (5) mit der ersten
8. Trommelwinde nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Verriegelungseinrichtung mit den Überleitungsmitteln vereinigt ist und eine Rampe (l6) auf der ersten Trommel (4) und * einen diese überdeckenden Hohlraum (19) in der zweiten Trommel (5) umfaßt, wobei die Rampe mit dem Hohlraum so zusammenwirkt, daß mittels der über die Rampe durch den Hohlraum hindurchgeführten Trosse eine Verklemmung zwischen der ersten und der zweiten Trommel eintritt·
9. Trommelwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,

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daß die erste Trommel (^) mit einem Antrieb , versehen ist, während die zweite Trommel (5) frei drehbar gelagert ist.
10. . Trommelwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere, die zweite Trommel (5) umgebende Trommel (25) mit einer zugehörigen Arretierungsvorrichtung und einem querverlaufenden Schlitz (27,28), durch den die Trosse bei festgesetzter dritter Trommel auf die innenliegenden Trommeln (*J-,5) auflaufen bzw. von diesen ablaufen kann und der weiter als der entsprechende Schlitz (1^,15) der zweiten Trommel ist.

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