DE2104212A1

DE2104212A1 - Puffer oder Fender

Info

Publication number: DE2104212A1
Application number: DE19712104212
Authority: DE
Inventors: H-P Lachmann
Original assignee: Clouth Gummiwerke AG
Current assignee: Clouth Gummiwerke AG
Priority date: 1971-01-29
Filing date: 1971-01-29
Publication date: 1972-08-03
Also published as: NL7201208A; SE376284B; IT941799B; FR2119354A5; GB1362474A; US3779536A

Description

Clouth Gummiwerke Aktiengesellschaft
5 Köln 60, liiehler Straße 92-116

5 Köln 60, den 27. Jan. 1971 H/St. A -209

Puffer oder Pender

Die Erfindung betrifft einen aus elastomerem Material hergestellten Puffer oder Fender, der aus einem Hohlkörper mit vorzugsweise quer und parallel bzw. wenig geneigt zur' Hauptkraftriclitung verlaufenden Teilen besteht und der zur. Auf gäbe hat, das Auf treffen großer bewegter Massen auf Wandungen, Pfeilern u. dgl. (ζ. B. Anlegen von Schiffen an Kaimauern) durch einen möglichst großen Federweg bei höchster Arbeitsaufnahme und geringstmöglichen Reaktionskräften schonend für die Oberfläche der bewegten Massen und der Wandungen verlaufen zu lassen.

Da die einfache Zusammenpressung elastomerer Vollkörper ungenügende Federwege und zu hohe Reaktionskräfte liefert, werden solche Puffer oder Fender meist in der Weise ausgeführt, daß an bestimmten Stellen neben der Kompression des Elastomers auch noch dessen Biegung oder Knickung zur Erzeugung möglichst flacher, gestreckter Federkennlinien herangezogen wird. Dies wird meist dadurch angestrebt, daß solche Puffer oder Pender Hohlkörper darstellen, bei welchen Teile vorzugsweise parallel und andere vorzugsweise quer zur Hauptkraftrichtung verlaufen.

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Es sind Puffer oder Fender bekannt, die im Querschnitt gesehen parallel oder leicht geneigt zur Kraftrichtung stehende Schenkel aufweisen, wobei die freie Knicklänge der Schenkel durch sie in geeigneten Abständen miteinander verbindende dehnungsfreie oder dehnungsarme Querstege auf ein Maß begrenzt wird, das den Knickvorgang noch mit ausreichendem Kraftverbrauch ablaufen läßt. Dadurch ergibt sich praktisch eine geschlossene H-Querschnittsform des Puffers oder Fenders. Damit wird aber der Arbeit absorbierende Knickvorgang ausschließlich auf die besagten parallel oder leicht geneigt zur Kraftrichtung verlaufenden Schenkel beschränkt. Der Einsatz elastischen Materials in den Querstegen ist daher für die arbeitsabsorbierende Wirkung bei diesen Puffer- bzw. Fenderausführungen bedeutungslos. So werden in einigen dieser Puffer oder Fender die Querstege beispielsweise nur durch Eisenplatten gebildet, die von Elastomeren lediglich umhüllt werden, und allein die Schenkel haben die Aufgabe, die Federarbeit aufzunehmen. Sie müssen daher sehr dick sein. Bei anderen Ausführungen werden z. B. die oberen und unteren Querstege fest mit anliegenden weiteren Fendern oder anliegenden festen Wandungen verschraubt, so daß die gleiche begrenzte Wirkung vorhanden ist.

Beschränkt man sich - wie es ebenfalls bei Puffern oder Fendern der genannten Art bekannt ist - auf besonders kurze und dicke Schenkel mit genügend hoher Federarbeit, ohne daß Querverbindungen im Bereich ihrer knickenden Mitten vorhanden sind,

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(es ergibt sich hierbei eine Vierecks- oder Trapezquerschnittsform) so sind auch hier die oberen und unteren Querstege, die den Andruck aufnehmen oder an das Bauwerk abgeben, durch Einlagen so quersteif ausgeführt, daß diese selbst an der Federarbeit praktisch nicht teilnehmen. Es sind auch Lösungen bekannt, die z. B. in dem oberen Quersteg keinerlei Einlagen vorsehen, wodurch die frühzeitige und plötzliche Ausknickung der Schenkel mit starkem Krafteinbruch begünstigt wird.

Bei den erwähnten Ausführungen ist also nachteilig, daß die notwendige Federarbeit nur in den Schenkeln - z. T. durch Zusammendrückung, zum Teil durch Knickung - geleistet wird und daß daher bei einem Überwiegen der Kompression (bei dicken Schenkeln) die Kennlinien zu steil verlaufen, oder, wenn die Knickarbeit überwiegt (bei dünnen Schenkeln), die Kennlinien Krafteinbrüehe mit ungenügender Arbeitsaufnahme aufweisen.

Die Einhaltung der wünschenswerten, sehr gestreckt mit einem möglichst langen horizontalen Ast verlaufenden Kennlinie ist daher konstruktiv und fertigungstechnisch bei den erwähnten Ausführungsformen sehr schwierig, weil dies nur bei genauer Auslegung und Einhaltung des Längen-Breitenverhältnisses der Schenkel sowie der technologischen Werte des verwendeten Elastomers möglich ist. Darüber hinaus kann der gewünschte Effekt nur mit einem mengenmäßig relativ hohen Einsatz an Elastomer erreicht werden,

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile weitestgehend zu vermeiden.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in erster Linie darin, daß mindestens eines der vorzugsweise quer zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile biegsam und in seiner Biegesteifigkeit durch elastische Verstärkungseinlagen so bemessen ist, daß es bei Anlegung gleicher Maßstäbe etwa halb so biegsam ist wie die vorzugsweise parallel bzw. wenig geneigt zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile.

Wie Messungen zeigen, wirkt sich ferner selbst bei genauer Auslegung die Veränderung der Belastungsgeschwindigkeit nachteilig aus. Wird sehr langsam belastet (etwa <30 cm/min), so herrscht sehr lange Kompression vor und die Kennlinie verläuft zu steil; wird schneller belastet (etwa > 40 cm/min), tritt plötzliche Knickung auf und die Kennlinie bricht ein. Bei wesentlich größerer Geschwindigkeit (z. B. 0,1 m/s), wie sie praktisch vorkommen kann, verhärtet sich die Feder infolge der Fließträgheit der Elastomermassen beträchtlich ( > 25 f<>).

Durch die bemessene Biegesteifigkeit der Querstege wird erreicht, daß diese grundsätzlich an der Federarbeit teilnehmen und so eine geringere Werkstoffmenge in den Schenkeln notwendig ist. Ferner leiten sie infolge ihrer durch die Bemessung geregelte eigene Biegebewegung von vornherein eine Ausbeulung der Schenkel nach außen ein, so daß die Kennlinie nach dem Anstieg flach ver-

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läuft und keine Knickeinbrüche mehr zeigt. Dieser Verlauf der Kurve wird durch die genaue, der jeweiligen vorgegebenen Belastung angepaßten Bemessung der Biegsamkeit der Querstege erreicht.

Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung sind die vorzugsweise parallel oder wenig geneigt zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile in ihrer Dicke an mehr als einer Stelle örtlich vermindert, so daß die Ausbeulung der Schenkel nicht allein an einer Stelle stattfindet, sondern vorzugsweise an denen, wo die Dicke Örtlich vermindert wurde. Diese mehreren Stellen nehmen "damit praktisch an der Ausbeulbewegung teil. Da diese Ausbeulbewegung infolge der bemessenen Biegsamkeit der Querstege von Anfang an abläuft und außerdem wenig Kraftzuwachs verursacht, wird dadurch die Federkennlinie weiter gestreckt.

Da letztlich die bemessene Biegsamkeit der Querstege die erwähnten Vorgänge stark beeinflußt, -.so wird auch die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Kennlinie des ganzen Puffers oder Penders von der Geschwindigkeitsabhängigkeit der bemessenen Biegsamkeit der Querstege abhängen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzen daher die die bemessene Biegesteifigkeit der vorzugsweise quer zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile erzeugenden elastischen Verstärkungseinlagen eine wesentlich geringere Geschwindigkeitsabhängigkeit ihrer Biegekraft-Kennlinie als das sie umhüllende und den Puffer oder Fender bildende elastomere Material. Vorzugsweise kommen hierfür Biegefedern aus Stahl oder anderen hoch-

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elastischeiWerkstoffe mit geringer Biegedämpfung in Frage. Wie Versuche zeigen, kann die Geschwindigkeitsverhärtung der Puffer oder Fender dadurch wesentlich unter 25 $ gesenkt werden»

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen bekannten Fender _t in unbelastetem Zustand,

Fig. .1 a den Fender gemäß Fig. 1 in belastetem Zustand,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen anderen bekannten Fender, in unbelastetem Zustand,

Fig. 2 a den Fender gemäß Fig. 2 in belastetem Zustand,

Fig. 3 . Kennlinien, die sich bei Belastung eines der in den Fig. 1 oder 2 dargestellten Fenders ergeben,

Fig. 4 eine weitere Kennlinie,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Fender, in unbelastetem Zustand,

Fig. 5 a den Fender gemäß Fig. 5 in belastetem Zustand,

Fig. 6 eine Kennlinie, die sich bei Belastung des in Fig. 'dargestellten Fenders ergibt, und eine weitere Kennlinie.

Aus den Fig. 1 a und 2 a ist zu ersehen, daß ausschließlich die parallel oder leicht geneigt zur Kraftrichtung 1 verlaufenden

S'.v'enkel 2 und 3 bei Belastung einknicken. Die Querstege 4 und . -,, ,.,α steif ausgebildet, dtw öle an der Federarbeit praktisch

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Bei langsamer Belastung der Fender gemäß Fig. 1 und 2. ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte Kennlinie. Bei schneller Belastung tritt die Knickung der Schenkel 2 und 3 plötzlich ein, so daß, wie in Fig. 4*angedeutet, die Kennlinie einbricht. Da sich bei wesentlich größeren Geschwindigkeiten der Fender infolge der Fließträgheit der Elastomernassen verhärtet, ergibt sich hierbei eine Kennlinie, wie sie in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. "

Der in den Fig. 5 und 5 a dargestellte Fender besteht aus zwei leicht geneigt zur Kraftrichtung 6 verlaufenden Schenkeln 7, deren Dicke an den Stellen 8 vermindert ist, einem starren Quersteg 9 und einem Quersteg 10 mit bemessener Biegsamkeit. Die Bemessung der Biegsamkeit erfolgt bei dem Ausfuhrungsbeispiel durch elastische metallene Einlagen 11. Die mittlere Dicke der Schenkel 7 ist mit d bezeichnet.

Fig. 6 zeigt die Kennlinie des in den Fig. 5 und 5 a dargestellten Fenders. In gestrichelten Linien ist die Kennlinie für einen Fender angedeutet, dessen Abmessungen dem Fender gemäß Fig. 5 und 5 a entsprechen, der jedoch keine die Biegsamkeit bemessene Einlagen und keine örtliche Verminderung der Dicke der Schenkel aufweist. Ein Fender mit einer Kennlinie, wie sie in gestrichelten Linien angedeutet ist, ist offensichtlich unbrauchbar.

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Die in Pig. 6 dargestellte Kennlinie ergibt sich, "bei auftretender Belastung in Kraftrichtung 6 (Fig. 5 a) dadurch, daß zunächst die Schenkel 7 gestaucht werden (die Kennlinie steigt an; Bereich A) ; dann der^Quersteg 10 sich durchzubiegen beginnt, wodurch die Ausbeulung der Schenkel 7 eingeleitet wird, die bei praktisch gleichbleibender Reaktionskraft verläuft (die Kennlinie verläuft etwa waagerecht; Bereich B); und sich schließlich die Ausbeulstellen der Schenkel 7 infolge ihrer an den Stellen verminderten Dicke vermehren, so daß das Aneinanderlegen der inneren Flächen der Querstege 9 und 10 verzögert wird (die Kennlinie steigt an; Bereich C).

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Claims

Ansprüche

Aus elastomerem Material hergestellter Puffer oder Fender, der aus einem Hohlkörper mit vorzugsweise quer und parallel bzw. wenig geneigt zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teilen besteht und der zur Aufgabe hat, das Auftreffen großer bewegter Massen auf Wandungen, Pfeilern u* dgl. durch einen möglichst großen JFederweg bei höchster Arbeitsaufnähme und geringstmöglichen Reaktionskräften schonend für die Oberflächen der bewegten !.lassen und der Wandungen verlaufen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß. mindestens eines der vorzugsweise quer zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile biegsam und in seiner Biegesteifigkeit durch elastische Verstärkungseinlagen so bemessen ist, daß es bei Anlegung gleicher Maßstäbe etwa halb so biegsam ist wie die vorzugsweise parallel bzw. wenig geneigt zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile.
2. Puffer oder Pender gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise parallel öder wenig geneigt zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile in ihrer Dicke an mehr als einer Stelle örtlich vermindert sind.

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Puffer oder Fender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die bemessene Biegesteifigkeit der vorzugsweise quer zur Hauptkraftrichtung verlaufenden Teile erzeugenden elastischen Verstärkungseinlagen eine wesentlich geringere Gesehwindig keitsabhängigkeit ihrer Biegekraft-Kennlinie besitzen als das sie umhüllende und den Puffer oder P bildende elastomere Material.

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