DE1958575A1

DE1958575A1 - Schleppseilverkleidung

Info

Publication number: DE1958575A1
Application number: DE19691958575
Authority: DE
Inventors: Hale Neville E; Kenneth Gardner
Original assignee: Fathom Oceanology Ltd
Current assignee: Fathom Oceanology Ltd
Priority date: 1968-11-23
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-07-09
Also published as: DK129919B; FR2023979A1; NL6917559A; DK129919C; GB1248605A; NO129729B; US3611976A; JPS496718B1; NL159520B

Description

DK. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 80 · MARIA-THERESIA-STRASSE 6 · TELEFON (0811) 441061

fr: thorn Oeanology Limited, Port Credit, Ontario / Kanada

Schleppseilverkle idung

Die Erfindung betrifft eine Seilverkleidung für flexible Schleppseile mit niedrigem Strömungswiderstand, tiei der Anwendung von Seilen beim Unterwasserschleppen wie für 'Jltraschallunterwasserortungsanlagen für verschiedene l'iefen, V/asserproben, hydrographische Aufnahmen und verwandte ozeanografische Gebiete werdsn Verkleidungen mit stromlinienförmigen l'Ormen an dem SeiL befestigt, um den hydrodynamischen Strömungswiderstand und Schwingungen zu vermindern.

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In der Theorie ist eine kontinuierliche Verkleidung, welche um das Seil geformt ist, ideal. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die nachlaufende Kante der Verkleidung Zugspannungen und die vorauslaufende ^ ante Druckkräften ausgesetzt ist, wenn das Seil infolge des auf es wirkenden hydrodynamischen Strömungswiderstandes die charakteristische Form einer Kettenlinie annimmt. Folglich versucht die Verkleidung diese Beanspruchung durch Ausweichen nach der einen oder anderen Seite auszugleichen. Das Ergebnis ist die Entwicklung einer Instabilität des

Eine weitgehend benutzte Lösung des Problems besteht darin, daß eine unterteilte Verkleidung benutzt wird, welche aus einem nachgezogenen Kunststoffteil besteht, das mit einem metallischen, das Seil umgebenden Vorderteil verbunden ist. Eine solche Verkleidung weist, abhängig von ihrer Form, einen theoretischen Strömungswiderstandskoeffizienten von etwa 0,06 verglichen mit dem Strömungswiderstandskoeffizienten 1,2 eines nackten Seiles auf. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß der tatsächliche Strömungswiderstand wesentlich höher ist.

Durch sorgfältig durchgeführte hydrodynamische Versuche wurde festgestellt, daß der überwiegende Teil des zusätzlichen Strömungswiderstandes durch die N'otwendigkeit eines V-förmigen Schlitzes zwischen benachbarten aneinanderstoßenden Vorderteile herrührt. Dieser V-firmige Schlitz muß bei Verkleidungen mit festen Vorderteilen auftreten, damit die Verkleidung der Krümmung des Seiles ohne Störung folgen kann. Der Schlitz muß recht reichlich bemessen sein, damit das Seil auf eine Speichertrommel aufgewickelt werden und über Schlepprollen laufen kann.

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Etwas geringere Beiträge zum zusätzlichen Strömungswiderstand beruhen auf Störstellen längs der Strömungslinien an der Grenzschicht vom Vorderteil zum Schwanzteil und an den Nieten, welche die Teile zusammenhalten.

Die Entwicklung einer verbesserten Verkleidung ist daher nicht so sehr eine Frage der Auswahl vollkommener Querschnittsprofile, sondern mehr die der Entwicklung einer Form, welche die Ursachen der Abwichung von den theoretischen Ergebnissen beseitigt.

Ziel der Erfindung ist es, eine derartige Verkleidung zu schaffen, die außerdem von ihrem Entwurf und ihrem Herstellungsverfahren her von sich aus völlige Symmetrie jedes Verkleidungsteiles gewährleistet. Weiter soll die Anbringung der Verkleidung am Seil vereinfacht Und die Anzahl der Einzelteile, die bei der Anbringung erforderlich sind, auf ein r.·, in im um verringert v/erden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verkleidung aus einem flexiblen hohlen Vorderteil und einem verhältnismäßig festen Schwanzteil besteht. Die Verkleidungsteile werden dabei so zueinander angeordnet, daß das Seil durch die Vorderteile aneinandergereihter Verkleidungen läuft und jedes Paar benachbarter Verkleidungen durch ein Gelenk verbunden ist, um die gleiche Ausrichtung der Vorderteile und Schwanzteile auf dem Seil zu erreichen.

Die flexiblen Vorderteile können also an den Stoßkanten benachbarter Teile beim Biegen des Seiles vorübergehend Druckkräften ausgesetzt werden und gewinnen ihre

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ursprünglichen Abmessungen zurück, wenn das Seil wieder gerade ist. Auf diese Weise wird eine Unstetigkeit infolge von '/-formigen Schlitzen ausgeschlossen» Die erfindungsgemäße Verkleidung vereint axiale Festigkeit in dem Schvmzteil der Verkleidung mit einem flexiblen /orderteil, so daß die parallel zur Achse des Seiles auftretenden hydrodynamischen Aräfte insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten die Verkleidung nicht verformen·

w V/eitere zweckmäßige Ausführungsformen und Vorteile

der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verkleidung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht ι der erfindungsgemäßen Verkleidung;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gruprje von Verkleidungen im Verhältnis zu einer Rolle;

Fig, k- eine perspektivische Teilansicht einer anderen Art der erfindungsgemäßen Verkleidung;

^ig.» 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gruppe von anderen erfindungsgemäßen Verkleidungen auf einem gebogenen Seil.

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Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen .Figuren bezeichnen ähnliche Teile.

In Fig. 1 ist eine Verkleidung 1 für ein Seil an einem Schleppseil 2 befestigt gezeigt. Die Verkleidung besteht aus einem Vorderteil 3» welches mit zwei gleichen .Schwanzteilen ^ und 5 ineinandergreifend verbunden ist, ώ'ΐη Gelenk 6, das benachbarte Abschnitte der Verkleidung v/ie in Fig. 3 gezeigt verbindet, wird zwischen den Schwanzteilen 4 und 5 durch einen vorspringenden Zapfen 7 gehalten, v/ie er am besten in J?''ig. 2 zu sehen ist.

Die Schwanzteile k und 5 sind identische Sriritzgußteile, vorzugsweise aus leichtem . unststof'f, mit so angeordneten Paßzapfen S und Paßlöchern 9, dai?. die Paßzapfen ■J in die Pafölöcher 9 eingreifen, wenn die Innenflächen 10 der zv/ei Schwanzteile 4 und 5 zusammenkommen, .".ine dauerhafte Verbindung zwischen den Sciiwanzteilen h und. s kann beim Zusammensetzvorgang durch eine ächnaopassung zwischen den Paßzapfen 3 und Paßlö'chern 9, durch eine Verbindung mit einem Lösungsmittel oder durch ein UltraschallschweiP-verfahren erreicht werden.

Das Vorderteil 3 ist aus einem dauerhaften und flexiblen Material wie Polyurethan spritzgegossen. An einer Schlitzlinie 11 kann das Vorderteil aufgeboten werden, um es um ein Seil zu befestigen. Vertiefungen 12 und Vorsprünge 13 im Vorderteil 3 fallen zusammen mit Vorsprüngen V)- und Vertiefungen 15 in den Schwanzteilen ^Li und 5· Löcher 16, welche sich in den Jochen 1? zwischen den Sohlitzlinlen und den Grundflächen der Vertiefungen 12 befinden, fallen mit Zapfen 1β zusammen, welche on die Sehwanzteile

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^ und 5 integral angegossen sind. Hierdurch sind das Vorderteil 3 und die Schwanzteile 4 und 5 axial zueinander ausgerichtet, wenn die drei Teile in endgültige rastende Übereinstimmung gebracht v/erden.

ivanalförmige Ausnehmungen 19 in den Schwanzteilen 4 und 5 sind zur Aufnahme der Gelenke 6 vorgesehen.

' Das Gelenk 6 besteht aus einem Streifen dauerhaften

und flexiblen Materials wie Polyurethan mit zwei Langlöchern 20, die so angeordnet und dimensioniert sind, daß das Gelenk 6 im wesentlichen keinem Zug ausgesetzt ist, wenn das Seil a.uf seinen kleinsten Radius gebogen ist und nicht auf Druck beansprucht wird, wenn das Kabel gerade ist (siehe Fig. 3). Die Flexibilität des Gelenkes wird jedoch ein seitliches riachgeben entsprechend vorübergehender Fehlausrichtungen benachbarter Verkleidungsteile zulassen, wenn die Verkleidungen auf Rollen oder auf die Windentrommel wie in Fig, 3 gezeigt auflaufen oder von diesen ablaufen. Abgeschrägte Eintritte 21 und 22 in die kanalförmigen Ausnehmungen 19 sorgen für genügend Spiel für die seitliche Verbiegung der Gelenke 6.

Betrachtet man die Arbeitsweise der verkleidung, so läßt sich zur Regelung der Druckkräfte folgendes sagen. Wenn ein eingetauchter Körper von einem Oberflächenfahrzeug durch ein Schleppseil mit bedeutender Geschwindigkeit geschleppt wird, bewirkt der auf das Seil wirkende hydrodynamische Strömungswiderstand, daß das Seil die Form einer Kettenlinie annimmt, deren größte Abweichung von der Vertikalen an der Wasseroberfläche auftritt. Der auf das Seil und die verkleidung wirkende Strömungswiderstand ergibt

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eine Kraft, die in zv/ei Komponenten zerlegt betrachtet werden kann, wovon eine < >oniponente im rechten Winkel zum Seil und die andere axial zum Seil wirkt.

Die axial zum Seil wirkende Kraft ist eine kumulative Kraft, welche bewirkt, daß sich die Verkleidungsteile am niedrigsten Punkt zusammendrängen. Aus diesem Grund müssen die Verkleidungsteile so entworfen sein, daß sie dieser kumulativen i\raft ohne unzulässige Verformung widerstehen. Die Schwanzteile U- und 5 sind infolgedessen aus einem harten Material hergestellt, um dieser Kraft ohne Verformung zu widerstehen.

Zur Wirkung der verbindenden Gelenke ist folgendes zu bemerken. Wenn ein Seil untergetaucht ist und mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit geschleppt wird, werden die verkleideten Teile automatisch durch den Wasserfluß ausgerichtet. Wenn das Seil jedoch aus dem V/asser herausgezogen wird, wobei es gewöhnlich über eine Schlepprolle über der Wasseroberfläche läuft, ist es wichtig, daß die Verkleidungsteile nicht auf Wind ansprechen, da dies dazu führen kann, daß sie willkürlich um das Seil geschwenkt werden und auf die Rolle oder Windentrommel mit Vorder- und Rückseite vertauscht auflaufen und so zerquetscht oder zerstört werden. Diese Situation wird recht offensichtlich durch die Gelenke 6 verhindert. Es ist zu bemerken, daß die Gelenke 6 Langlöcher 20 aufweisen, so/Öaß sich die Verkleidungen während der Biegung des Seiles voneinander wegbewegen können, ohne daß Spannungskräfte auftreten. Dies ist am besten in Fig. 3 zu sehen.

Zur Flexibilität der Vorderteile der Verkleidungen ist folgendes zu bemerken. Ein wichtiges Merkmal der Er-

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findung besteht darin, daß die Stoßfugen an den .Führungskanten der Innenflächen zwischen den benachbarten Verkleidungen immer geschlossen sind, unabhängig davon, ob das Seil gerade oder gebogen ist.

Wenn das Seil gerade ist, befindet sich das Vorderteil 3 der Verkleidung in einem im wesentlichen entspannten Zustand. Y/enn das Seil über eine Rolle 23, wie in Fig. 3 gezeigt, gebogen v/ird, bleibt die Länge seiner " Mittelachse konstant, während auf seiner konkaven Seite 25 eine Verkürzung auftritt. Infolgedessen treten an einer Grenzfläche 26 Druckkräfte auf, wie sie durch Pfeile 27 und 23 angedeutet .sind. Das flexible Material des Vorderteils der Verkleidung v/ird. diesen Kräften nachgeben.

Es wirkt jedoch auch eine Druckkraft dort auf das Vorderteil 3» wo ^es zwischen dem Seil 2 und der Rolle 23 liegt, wie es durch Pfeile 29 und 30 angedeutet ist. So wird das an der Grenzfläc.he 26 verdrängte Material in den Bereich um das Vorderteil an den Seiten des Seiles fließen oder sich hlneinquetschen, wie es durch Pfeile 31 und 32 angedeutet ist.

Infolge der i-.rümmung des Seiles wird sich die .konvexe Seite des Seiles auch auf den Druckteil der Verkleidung a.n der Stella 33 abstützen und eine Verlängerung der Vorderteilumhüllung zwischen den" Stellen 3^ und 35 bewirken. So wird das Vorderteil 3 zwischen diesen Stellen einer Spannung unterworfen und wird natürlich auf die erforderliche Größe gestreckt werden. Ein zufälliges Merkmal dieser Verkleidung besteht darin, daß das zusammengedrückte Material an der Grenzfläche 26 in den gespannten Bereich an der Stelle 35 fließt und so sov/ohl die

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Zug- als auch die Druckbeanspruchung etwas vermindert. Hecht offensichtlich werden die Beanspruchungen an der oberen und der unteren ivante der Verkleidung am größten sein, während sie mit Ausnahme der Beanspruchungen, die durch de Pfeile 29 und 30 angedeutet sind, in der Mitte der Verkleidung gegen Null gehen werden.

Κ ine andere Ausführungsform einer Verkleidung mit flexiblem Vorderteil ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. In ihrer Arbeitsweise ist diese Verkleidung identisch zu der in Fig. 1 dargestellten Verkleidung. Die strukturellen Unterschiede werden im folgenden beschrieben.

Die in Fig. 4 gezeigte Verkleidung besteht aus einem flexiblen Vorderteil 36, vorzugsweise aus Polyurethan, und einem Paar Schwanzteilen 37 und 3d, welche vorzugsweise aus einem festen leichten :·_ unststoff material ieformt sind.

Im Herstellungsverfahren wird eine integrale Verbindung zwischen dem Vorderteil 36 und den Schwanzteilen 3? und 38 hergestellt.

Die fertige Verkleidung Kann aufgebogen werden, um "ie um das Seil anzuordnen, und wird dann geschlossen und mit einem lösungsmittel verklebt oder durch Ultraschall -in den inneren Oberflächen 39 und 4u verschweigt.

ßin Gelenk 41 besteht, wie in Fig. 5 zu sehen, aus einem Paar gleichzeitiger Trapeze 42.und 43, die durch ein rechteckiges Joch 44 verbunden sind und die Formfeines ebenen fJtanzstUckefs aus einem flexiblen ι. aterial wie Gummi oder Polyurethan aufweisen. Das trapeziörmige Endeidey Gelenks int locker in einer rechteckigen Vertiefung 4^ geha L-

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ten, welche in der inneren Oberfläche der Teile 37 yi so ausgebildet ist, daß sich Schultern 46 des Gelenks 41 gegen überhängende Ansätze 4? der Vertiefung 45 stützen Können, um ein Herausgleiten des Gelenks aus der Vertiefung zu verhindern.

Durch einen abgeschrägten Eintritt 48 in die Vertiefung 45 wird das Gelenk, wie in Fig. 5 gezeigt, ^ während einer Biegung des Seiles angelenkt.

Die Abmessungen des Gelenks 41 und der Vertiefung 45 sind so gewählt, daß das Gelenk im wesentlichen entspannt bleiben wird, wenn das Seil gerade ist und ebenso, wenn es in eine Kurve mit minimalen Radius gebogen ist.

Die hier besprochene Erfindung wurde im wesentlichen mit den Bezeichnungen für die verwendeten Teile beschriebene Sie soll jedoch nicht auf die beschriebene genaue Anordnung der Teile beschränkt sein, da diese Beschreibung nur den Zweck hat, einen arbeitsfähigen Aufbau zu erklären, der den Usdanken der Erfindung zeigt, nicht aber die Er- y findung auf eine Ausführungsform oder deren Einzelheiten beschränken soll.

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Claims

P atentansprüche

1. / Seilverkleidung für flexible Schleppseile mit niedrigem Strömungswiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung aus einem flexiblen hohlen Vorderteil (3» 3&) und einem verhältnismäßig festen Schwanzteil (4, 5, 37, 3S) besteht.

2, Seilverkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das /orderteil (3> 36) und die Schwanzteile (4, 5» 37» 3S) aus ungleichen Materialien hergestellt und miteinander verbunden sind»

3· iiabe !verkleidung nach Ansüruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Schwanzteil (4, 5» 37» 38) aus getrennten Teilen hergestellt ist, um das Seil in das Vorderteil (3, 36} einführen zu können.

4. Anordnung einer Vielzahl von Seilverkleidungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf einem Seil, dadurch gekennzeichnet , daß das Seil durch die Vorderteile (3» 36) aneinandergereihter Verkleidungen läuft und jedes Paar benachbarter Verkleidungen durch ein Gelenk (6, 41) verbunden ist, um die gleiche Ausrichtung der Vorderteile (3> 36) und Schwanzteile (4, 5> 37»3ö) auf dem Seil zu erreichen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch g e kennze ichnet , daß die Gelenke (6, 41) flexiteL sind.

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6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Ende jedes Gelenks (6, 41) schwenkbar in der unmittelbar benachbarten Verkleidung gelagert ist.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Ende jedes Gelenks (6, 41) im .Schwanzteil (4, 5> 37, 36) der unmittelbar benachbarten Verkleidung gelagert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet , daß die Länge des Seiles (2) , welche von dem '/orderteil (3> 36) jeder Verkleidung, überdeckt wird, im wesentlichen die gleiche ist wie die axiale länge des /orderteils (3? 3^) und des Schwanzteils (4, 5> 37> 3c) der Verkleidung.

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