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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Steckverbinder für ein
elektrisches Verbindungskabel, welches mit seinem einen Ende an
einer am Meeresboden befestigten Datenerfassungseinrichtung und
mit seinem anderen Ende an einer an der Meeresoberfläche
schwimmenden Boje angeschlossen ist, mit einer ersten Steckdose
und einer zweiten Steckdose.
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Die
DE 21 091 65 A1 beschreibt
ein ozeanografisches Messmastsystem zur Erfassung ozeanografischer
Parameter, beispielsweise in Schelfmeeren. Bei der in diesem Stand
der Technik beschriebenen Vorrichtung werden die durch Messsensoren
ermittelten Messdaten verschiedener Meeresparameter unter Zuhilfenahme
von einem durch Stecker und Steckdosen verbundenen mehradrigen Kabel
von einem Sensorpaket abgenommen und Aufzeichnungsgeräten
in einer Oberflächenboje zugeführt.
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In
der
DE 1 209 187 C ist
eine elektrische Leitungskupplung mit einem äußeren
Kupplungsteil, das aus einer einstückigen zylindrischen
Isolierhülse mit einem Abflussdeckel besteht, und mit einem
inneren Kupplungsteil offenbart, das im wesentlichen aus rohrförmigen
hintereinander liegenden Teilen besteht, in denen ein zylindrischer
Isolierkörper angeordnet ist. Zur Relativbewegung des äußeren
und inneren Kupplungsteils dienen Rollkörper. Um den Isolierkörper
sind leitende Wälzlager geschoben. Der innere Ring eines
Wälzlagers ist mit einer ersten Stromleitung verbunden.
Am äußeren Ring eines Wälzlagers ist
ein Ansatz vorgesehen, der mit einer in einer Längsnut
vorgesehenen zweiten Stromleitung elektrisch verbunden ist.
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Es
besteht ein Bedarf an Steckverbindungen, die den bisherigen Einsatz
einer Sensorkette, an einer Boje hängend, vereinfachen
und sicherer machen sollen. Der heutige Einsatz der Technik lässt
zu, dass sich Tragseil und daran befestigte Sensortechnologie durch äußere
Einflüsse wie Wind und Strömung derart verdrillen,
dass es zu einem Schaden des Systems und zu einem Ausfall kommen
kann.
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Die
Lösung nach der Erfindung, die eine Kombination von Kabel
und Tragseil in einem vorsieht und dieses mittels eines.
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Es
handelt sich bei der Entwicklung um eine mit einfachen Mitteln lösbare
Verbindung, die jedoch im Einsatz um 360° drehbar ist.
Da die Drehung im Einsatz im Seewasser stattfindet, muss neben der Abdichtung
von drehbaren Gehäuseteilen auch der mögliche
Algenbewuchsverhindert werden. Sonst würde es zur Verkrustung
und zur Einschränkung der Drehbewegung kommen. Das größte
Problem ist aber die Aufnahme der Kräfte als kraftneutrale
Wirkung in axialer Richtung, und zwar unter Berücksichtigung
der vollständigen Abdichtung gegen Eindringen von Seewasser.
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Um
im Unterwasserbereich bis 500 m Einsatztiefe das Problem abdrehender
Kabel an z. B. am Meeresboden befestigter Übertragungsbojen
zu verhindern, wird eine druckgekapselte drehbare Steckverbindung
so in ein axiales Zylinderrollenlager integriert, dass gleichzeitig
wirkende Zugkräfte bis 15 t zu einer Winkelabweichung von
15° in vertikaler Richtungaufgenommen werden können.
Die Last wird über Lagerschalen Zugkräfte in Bezug
auf die Steckverbindung völlig kräfteneutral aufnehmen.
Im gekapselten, druckwasserdichten Raum wird mittels des Schleifringprinzips
die elektrische Signalübertragung realisiert. Die gesamte
Baugruppe arbeitet frei von Zugkräften. Die Außenschalen
der Steckverbindung verhindern den Wassereintritt mit um 360° drehbaren
dynamisch arbeitenden Gleitdichtungen mit zusätzlichen
Stützringen Korrosionsfeste Materialien der Außenschalen
und titan-plasma-beschichtete Innenkomponenten verhindern Verschleiß,
Mikroplankton-Muschelbildung und Korrosionsbildung durch aggressives
Seewasser. Abstreifringe an den dynamisch arbeitenden Teilen verhindern
Seepocken und Pflanzenbewuchs. Außerhalb der innen liegenden
Steckereinheit werden die Kabel durch druckwasserdichte Steckverbinder
kontaktiert. Diese Steckverbinder verfügen über
Aufnahmevorrichtungen für Zugdrähte oder Aramidgeflechte
eines seewasserfesten, transversal und longitudinal wasserdichten
Spezialkabels.
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Die
Konstruktion ist eine technische Herausforderung, die allerdings
das Risiko birgt, dass aufgrund der besonderen Kombination unter
den harten Einsatzbedingungen die gestellten Forderungen nur eingeschränkt
erfüllbar und nicht in allen Punkten vereinbar sind. Begründet
ist dies darin, dass eine spezifizierte Anforderung jeder anderen
funktionstechnisch entgegenwirkt. Es müssen Zug- und Drehbeanspruchung
mit einer Drehbewegung in wirkungstechnischem Einklang gebracht
werden. Dabei muss zudem berücksichtigt werden, dass das
System druckwassergeschützt ist. Diese Unwägbarkeiten
machen die Umsetzung besonders schwer. Hinzu kommt, dass die extremen
Beanspruchungen unter Wasser sehr hohe Ansprüche an die
eingesetzten Materialien als auch an das Design stellen.
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In
der Technik sind Steckverbinder bekannt, die zwar eine Rotation
zulassen, durch diese Drehbewegung jedoch nicht wasserdicht sind.
Auch eine Zugkraft, die in axialer Richtung wirkt, wirkt der Dichtwirkung
entgegen. Gleichzeitig erschwert diese Kraft die Rotationsbewegung,
da eine zusätzliche Reibung auftritt.
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Der
Steckerverbinder gemäß der Erfindung, der während
einer Signalübertragung für Eigenschaften der
rotierenden Bewegung, die Wasserdichtigkeit und die Aufnahme von
Zuglasten in sich vereinigt, kann bei allen Geräten im
Bereich der Ozeanographie und der Meerestechnik, bei denen dynamische Vorgänge
unabdingbar oder nicht auszuschließen sind, eingesetzt
werden.
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Erkenntnisse über
eine schnell voranschreitende Klimaveränderung weisen auf
die Bedeutung möglicher Frühwarnsysteme hin. Viele
Ideen einer Frühwarnung im Meer, umgesetzt als Bojenlösung (am
Meeresboden verankerte Tsunamie-Warnbojen), zeigten Schwächen
bei der Übertragung Meeresboden – Wasseroberfläche. Übertragungen
zu den Bojen vermittels von Kabeln scheitern im Moment an den 360°-Drehungen
der Bojen im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn gleichermaßen.
Hinzu kommen ständig alternierend aber zahlenmäßig
ungleiche Beanspruchungen und zusätzlich durch Wellengang verursachte
schockartige Kraftschläge von mehreren Tonnen. Bisher eingesetzt
Kabel waren innerhalb kurzer Zeitabgedreht.
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Durch
die Erfindung soll ein Steckverbinder der eingangs genannten Art
so ausgestaltet werden, dass Daten von einem am Meeresboden befestigten Datener fassungsgerät
zu einem oberhalb der Meeresoberfläche aktiven Datenverarbeitungsgerät
betriebssicher übertragen werden können.
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Erreicht
wird dies durch einen Steckverbinder für ein elektrisches
Verbindungskabel, welches mit seinem einen Ende an einer am Meeresboden befestigten
Datenerfassungseinrichtung und mit seinem anderen Ende an einer
an der Meeresoberfläche schwimmenden Boje angeschlossen
ist, der dadurch gekennzeichnet, dass
eine erste Steckdose
zum Einstecken des bojenseitigen Kabelendes an einem zylindrischen
Gehäuseteil befestigt ist,
der zylindrische Gehäuseteil
drehbar in einem topfartigen Gehäuseteil nach außen
hin abgedichtet gelagert ist,
der topfartige Gehäuseteil
zusammen mit einem Deckel an dem Bojenkörper befestigt
ist,
am Decke eine weitere Steckdose zum Einstecken eines Abgangskabels
angebracht ist,
die einzelnen Kontaktteile der Steckdosen über Schleifringanordnungen
(6) jeweils elektrisch miteinander verbunden sind und dass
die
Schleifringanordnungen im Inneren des zylindrischen Gehäuses
(5) angeordnet sind, wobei
das bojenseitige Kabelende,
die erste Steckdose, das zylindrische Gehäuse, die Schleifringanordnungen,
der Deckel und die zweite Steckdose zueinander koaxial ausgerichtet
sind.
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Bei
dem am Meeresboden befestigten Datenerfassungsgerät kann
es sich um einen Sensor handeln, der seismische Signale aufnimmt
und an ein Unterwas serkabel abgibt. Bei der Boje handelt es sich
um eine schwimmende Boje, die beispielsweise mit einem Funkgerät
ausgestattet ist, um erhaltene Daten über eine Funkverbindung
weiterzuleiten. Andere Übertragungswege sind ebenfalls
denkbar. Die Boje selbst kann freischwimmend sein, sie kann auch auf
irgendeine Art und Weise befestigt sein.
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Wesentlich
für die vorliegende Erfindung ist, dass das Unterwasserkabel
mit seinem bojenseitigen Ende so gehaltert ist, dass es sich um
seine Seele verdrehen kann, ohne dass dies zu Zerstörungen führt,
weil die Stecker- und die Schleifringanordnungen das Bestreben des
Kabels, Drehbewegungen um seine Seele durchzuführen, aufnehmen
können.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
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Es
handelt sich bei der einzigen Figur der Zeichnung um eine Längsschnittansicht
des Steckverbinders an einer Boje.
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Mit 10 ist
allgemein eine Boje bezeichnet worden, welche an ihrem oberen Ende
einen Bügel 4 mit Anschlagauge aufweist. Der Bügel 4 seinerseits ist
an einer Art Laterne 1 befestigt, die an ihrem unteren
Ende mit einem Deckel 2 abgeschlossen ist.
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Der
Deckel 2 schließt ein topfartiges Gehäuse 7 nach
oben hin ab, wobei das topfartige Gehäuseteil 7 nach
unten hin offen ausgebildet ist.
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Die
Teile 4, 1, 2 und 7 bilden zusammengenommen
die Boje 10, wobei diese Teile relativ zueinander fest
sind, also keinerlei Bewegungen untereinander ausführen.
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In
dem topfartigen Gehäuseteil 7 ist ein zylindrisches
Gehäuseteil 5 eingesetzt worden, und zwar so,
dass der Gehäuseteil 5 in Lagern 8 und 9 in
dem topfartigen Gehäuseteil 7 drehbar gelagert
ist. Eine Dichtung 52 sorgt dafür, dass kein Seewasser
in den Innenraum der Gehäuseteile 5 und 7 eindringen kann.
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Am
unteren Ende ist der zylindrische Gehäuseteil 5 mit
einer ersten Steckdose 51 ausgestattet, welche das Einstecken
eines Kabels, nämlich des bojenseitigen Kabelendes, ermöglicht
und andererseits mit nach innen nicht im einzelnen gezeigten Kontaktteilen
mit einer Schleifringanordnung 6 verbunden ist. Derartige
Schleifringanordnungen sind bekannt, sie dienen der Übertragung
elektrischer Größen, und zwar unabhängig
davon, ob die beiden miteinander zusammenwirkenden Teile nun Relativdrehbewegungen
zueinander ausführen oder nicht.
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Die
Schleifringanordnungen 6 sind einzeln mit einer weiteren
Steckdose 12 elektrischer verbunden. Diese Steckdose 12 ist
am Deckel 2 befestigt. In der Figur ist mit 3 ein
Abgangskabel 3 bezeichnet, welches elektrisch mit der Steckdose 12 in
Verbindung steht und zu irgendeiner Einrichtung führt,
um über das Unterwasserkabel, die Steckdose 5 und
die Schleifringanordnung 6 erhaltene Informationen weiterzuleiten.
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In
der Figur ist auch zu erkennen, dass die erste Steckdose 51,
der zylindrische Gehäuseteil 5, die Schleifringanordnung 6,
der Deckel 2 und die zweite Steckdose 12 zueinander
koaxial angeordnet sind. Wegen der Lagerung des zylindrischen Gehäuseteils 5 im
topfartigen Gehäuseteil 7 könnte zwar
ein in die erste Steckdose 51 eingestecktes Kabel Drehbewegungen
um seine eigene Achse ausführen, diese Drehbewegungen werden
jedoch auf die Boje 10 und insbesondere auf das Ausgangskabel 3 nicht übertragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2109165
A1 [0002]
- - DE 1209187 C [0003]