DE19707411A1 - Schnellösbares Befestigungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem schnellösbaren Befesti­ gungselement, wie z. B. einer Schraube, einem Sicherungs­ bolzen o. dgl.

Schnellösbare Verbindungen werden z. B. benötigt, um in Notfällen normalerweise gesicherte Rettungseinrichtungen schnell verfügbar zu machen. Als Beispiel sind Rettungsbote auf Schiffen zu nennen, die im Normalzustand mit Hilfe von Bolzen oder Schrauben gegen unbeabsichtigtes Ausfahren ge­ sichert sind.

Schnellösbare Verbindungen benötigt man auch dann, wenn eine Last zu einem genau vorgegebenen Zeitpunkt ausgeklinkt werden soll, wie dies z. B. beim Abwurf von Lasten aus Flugzeugen erforderlich sein kann.

Bei Notfalleinrichtungen besteht insbesondere in der See­ fahrt das Problem, daß die Schrauben bzw. Sicherungsbolzen, die im Ernstfall leicht zu entfernen sein sollten, unter der aggressiven Seeluft schnell korrodieren und unlösbar festrosten. Versuche, festgerostete Schrauben mit Gewalt zu lösen, führen nicht selten dazu, daß der Schraubenkopf ab­ reißt und der steckengebliebene Schaft die Notfalleinrich­ tung blockiert. Ein schnelles Lösen, das lebensrettend sein kann, ist dann nicht mehr möglich. Oft kommt es auch vor, daß die Befestigungselemente unüberlegt mehrfach mit Farbe überstrichen werden, die nach ihrem Austrocknen eine nahezu unlösbare Verbindung darstellt. Unter Umständen paßt bei Schrauben nicht einmal mehr der dafür vorgesehene Schrau­ benschlüssel auf den Schraubenkopf. In Notfällen, in denen jede Sekunde zählt, wirken sich derartige unvorhersehbare Zwischenfälle katastrophal aus. Ein weiteres Problem beim schnellen Lösen von Verbindungen entsteht dann, wenn die gegeneinander gesicherten Teile unter einer Last stehen, weil die Befestigungselemente dann z. B. unter dem Einfluß einer Querkraft stehen, die ein Lösen der Verbindung erheb­ lich erschwert oder gar unmöglich macht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Befestigungs­ element zu schaffen, das unabhängig vom Zustand des Befe­ stigungselements oder vom Belastungszustand der Verbindung in kürzester Zeit lösbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schaft eines Befestigungselements einen verschlossenen Hohlraum aufweist, der mit einer Sprengladung versehen ist, durch deren Zünden wenigstens der Schaft des Befestigungs­ elements zum Lösen in Querrichtung auftrennbar ist.

Durch Zünden der Sprengladung läßt sich die durch das Befe­ stigungselement hergestellte Verbindung unabhängig von de­ ren Erhaltungszustand bzw. Belastungszustand lösen. Der Lö­ sevorgang dauert dabei nur den Bruchteil einer Sekunde und kann, wenn dies gewünscht ist, zu einem genau definierten Zeitpunkt erfolgen. Auf diese Weise ist es z. B. möglich, durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Befestigungsele­ ments eine Last punktgenau aus einem Flugzeug abzuwerfen.

Die Dosierung der Sprengladung hängt außer vom Material und vom Querschnitt des aufzutrennenden Befestigungselements von einer Vielzahl weiterer Faktoren ab. Eine erhöhte Do­ sierung kann z. B. dann erforderlich sein, wenn befürchtet werden muß, daß nicht nur die Verbindung selbst, sondern auch die durch sie verbundenen Bauteile miteinander verro­ stet sind. Die überschüssige Energie der Sprengladung dient dann dazu, nicht nur das Befestigungselement zu zerstören, sondern auch die beiden aneinander haftenden Teile zu lö­ sen. Um das Befestigungselement gezielt auftrennen zu kön­ nen und die Sprengkraft ggf. gezielt auf umliegende Teile zu verteilen, ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfin­ dung vorgesehen, die Sprengladung an einer bestimmten, auf­ zutrennenden Stelle im Schaft des Befestigungselements an­ zuordnen.

Aus Fertigungsgründen ist der Hohlraum zweckmäßigerweise eine vom einen Schaftende des Befestigungselements bis in den Bereich der Trennstelle reichende Sackbohrung.

Nach dem Einbringen der Sprengladung wird der Hohlraum mit Hilfe eines Stiftes im Bereich des Schaftendes verschlos­ sen, der z. B. als Gewindestift in ein Innengewinde im Hohlraum eingeschraubt wird oder als einfacher Zylinder­ stift in die Bohrung eingepreßt oder eingeklebt wird. Statt mit einem Stift kann der Hohlraum auch einfach mit einer Klebemasse verschlossen werden.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die aufzutrennende Stelle des Schaftes als Sollbruchstelle mit einem verjüngten Querschnitt ausgeführt. Dies kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn der Schaft des Befestigungsele­ ments an Stellen abseits der beabsichtigten Trennstelle durch Korrosion geschwächt ist und dann beim Zünden der Sprengladung an der falschen Stelle aufreißen würde. Außer­ dem ermöglicht ein derartiges Befestigungselement den Ein­ satz kleinerer Sprengladungen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die umliegenden Teile empfindlich gegen Beschädigungen sind oder Personen beim Zünden der Sprengla­ dung zugegen sind.

Um in der Nähe stehende Personen nicht durch umherfliegende Teile zu gefährden, kann es von Vorteil sein, daß wenig­ stens einer der beiden zu trennenden Teile an einer Befe­ stigungsbohrung axial festlegbar ist. Auf besonders einfa­ che Weise kann die Festlegung auf der gefährdeten Seite durch einen Schweißpunkt erfolgen. Bei einer Schraube als Befestigungselement ist es denkbar, auch ein schrauben­ kopfseitig angeordnetes, von der Schraube gehaltendes Ele­ ment statt mit einer Durchgangsbohrung mit einer Gewinde­ bohrung zu versehen, die den Schraubenkopf beim Sprengen des Schaftes vor einem Herausfliegen sichert, jedoch jeder­ zeit ein normales Herausdrehen der Schraube ermöglicht.

Bei einer Schraube als Befestigungselement ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen deren Schraubenkopf und dem Hohl­ raum ein dünner Kanal vorgesehen ist, der Zündkabel auf­ nimmt, die an eine elektrische Auslösevorrichtung an­ schließbar sind. Die Zündkabel können dabei an eine zentra­ le Auslösevorrichtung angeschlossen sein, die eine Vielzahl von Befestigungselementen überwacht. Es ist jedoch auch denkbar, daß an den Enden der Zündkabel am Schraubenkopf Kontakte angeordnet sind, die im Ernstfall an eine tragbare Auslösevorrichtung anschließbar sind. Auf einem Schiff kön­ nen dann z. B. die für die Sicherheit verantwortlichen Of­ fiziere oder Besatzungsmitglieder mit einer derartigen Aus­ lösevorrichtung ausgestattet sein, mit der sie im Ernst­ fall die Sicherungsverriegelungen der Rettungseinrichtungen schnell lösen können.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer mit einer Sprengladung versehenen Schraube;

Fig. 2 eine typische Einbaulage der Schraube nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt einer weiteren Ein­ bausituation der Schraube nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Schraube 10 dargestellt, deren Schaft 12 mit einer Hohlbohrung 14 versehen ist. Die Hohlbohrung 14 ist mit einer Sprengladung 16 gefüllt und ist im Bereich des Schaftendes mit einem Zylinderbolzen 18 verschlossen. Vom Ende der Hohlbohrung 14 führt ein dünner Kabelkanal 20 zur Oberseite des Schraubenkopfes 22. Die durch den Kabel­ kanal 20 geführten Kabel 21 sind an eine elektrische Auslö­ sevorrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen, mit Hilfe de­ rer die Sprengladung 16 gezündet werden kann.

Fig. 2 zeigt eine typische Einbausituation der Schraube 10. Die Schraube 10 ist in ein schraubenkopfseitiges erstes Element 24 und in ein schraubenschaftseitiges zweites Ele­ ment 26 eingeschraubt. Das zweite Element 26 kann bei­ spielsweise Teil einer in einem Notfall schnell zu lösenden Rettungseinrichtung sein, die im Normalfall gegen das orts­ feste erste Element gesichert ist. Zum Beispiel kann das zweite Element 26 die Trommelflanke einer Seilwinde eines Rettungsbootes sein, während das erste Element 24 fest mit dem Rumpf des Schiffes verbunden ist.

Möchte man in diesem Beispielsfall mit Hilfe der Seilwinde das Rettungsboot zu Wasser lassen, muß zunächst die Schrau­ be 10 entfernt werden. Da es unter der korrosionsfördernden Seeluft sehr schnell zu einem Festrosten der Schraube an den beiden Elementen 24 und 26 kommen kann, ist ein Lösen der Schraube mit Hilfe eines Schraubenschlüssels oft nicht möglich. Um dennoch das zweite Element 26 möglichst schnell vom ersten Element 24 lösen zu können, wird die Sprengla­ dung 16, die ungefähr in Höhe der Trennfuge 28 zwischen den beiden Elementen 24 und 26 angeordnet ist, gezündet. Die Sprengladung 16 ist dabei so dosiert, daß der Schaft 12 der Schraube im Bereich der Trennfuge aufreißt und gleichzeitig die beiden Elemente 24, 26 voneinander getrennt werden. Letzteres kann z. B. dann erforderlich sein, wenn sich in der Trennfuge 28 Rost und Schmutz angesammelt haben, die die beiden Elemente 24, 26 unmittelbar aneinander haften lassen. Selbstverständlich reicht die Sprengkraft nicht aus, Beschädigungen an umliegenden Teilen zu verursachen. Da die Elemente 24, 26 mit Hilfe der Schraube 10 nicht ge­ geneinander verspannt, sondern nur gegen Relativbewegung zueinander gesichert werden sollen, kann die Schraube 10 auch in einem Gewinde 30 im ersten Element 24 einge­ schraubt sein. Das Gewinde 30 verhindert, daß beim Auslösen der Sprengladung 16 der Schraubenkopf 22 wegfliegen kann, was für umstehende Personen eine ernsthafte Gefährdung dar­ stellen könnte.

Fig. 3 stellt eine weitere Einbausituation der Schraube 10 dar. Zwischen dem ersten Element 24 und dem zweiten Element 26 ist in der Trennungsfuge 28 ein Distanzring 32 vorgese­ hen, der verhindert, daß die beiden Elemente 24, 26 anein­ ander festrosten. Die breitere Trennfuge 28 ermöglicht im Falle der Zündung der Sprengladung 16 ein gezielteres Auf­ brechen des Schraubenschaftes 22 im Bereich der Trennfuge 28. Im abgebildeten Beispielsfall sind die beiden Elemente 24, 26 mit Hilfe einer Mutter 34 gegeneinander verspannt. Die Sicherung des Schraubenkopfes 22 gegen Wegfliegen muß in diesem Fall auf andere Weise gewährleistet werden, bei­ spielsweise durch das Anbringen von Schweißpunkten zwischen dem ersten Element 24 und dem Schraubenkopf 22.

Die Zündung der Sprengladung 16 erfolgt durch einen Strom­ impuls, der von einer externen Auslösevorrichtung auf die durch den Kabelkanal 20 verlaufenden Kabel 21 gegeben wird. Die Auslösevorrichtung kann beispielsweise zentral alle si­ cherheitsrelevanten Schrauben 10 auf einem Schiff ansteu­ ern, es ist jedoch auch möglich, an der Oberseite des Schraubenkopfes 22 nur einen Kontakt vorzusehen, an den ei­ ne portable Auslösevorrichtung anschließbar ist.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, Sicherungsbolzen, die ein tangentiales Verschieben zwischen zwei Elementen ver­ hindern sollen, oder Sicherungs- bzw. Befestigungselemente sonstiger Art mit einer Sprengladung in der vorher be­ schriebenen Weise zu versehen, um in einem Notfall eine Verbindung schnellstmöglich lösen können.

Claims (9)

1. Schnellösbares Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube (10), ein Sicherungsbolzen o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß sein Schaft (12) einen verschlosse­ nen Hohlraum (14) aufweist, der mit einer Sprengladung (16) versehen ist, durch deren Zünden wenigstens der Schaft (12) des Betätigungselements (10) zum Lösen in Querrichtung auftrennbar ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sprengladung (16) an einer bestimm­ ten, aufzutrennenden Stelle im Schaft (12) angeordnet ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlraum eine von einem Schaften­ de des Befestigungselements bis in den Bereich der Trennstelle reichende Sackbohrung (14) ist.

4. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung (14) wenigstens im Bereich des Schaftendes mit einem Innengewinde versehen ist, in welches ein Gewindestift eingeschraubt ist.

5. Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung (14) im Bereich des Schaften­ des mit einem eingepreßten oder eingeklebten Zylinder­ stift (18) verschlossen ist.

6. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzutrennende Stelle des Schaftes (12) als Sollbruchstelle mit einem verjüngten Querschnitt ausgeführt ist.

7. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der zu trennenden Teile des Befestigungselements an ei­ ner Befestigungsbohrung axial festlegbar ist.

8. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Befesti­ gungselement eine Schraube (10) ist, zwischen deren Schraubenkopf (22) und dem Hohlraum (14) ein dünner Ka­ nal (20) vorgesehen ist, der Zündkabel (36) aufnimmt, die an eine elektrische Auslösevorrichtung anschließbar sind.

9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Schraubenkopf (22) eine Auslösevor­ richtung mit eigener Spannungsversorgung vorgesehen ist, mit Hilfe derer über die Zündkabel (36) die Sprengladung zündbar ist.