DE2225065A1

DE2225065A1 - Starr zusammengekuppelte schubschiffeinheit

Info

Publication number: DE2225065A1
Application number: DE2225065A
Authority: DE
Inventors: Ernst G Frankel; Adrian S Hooper
Original assignee: Interstate Oil Transport Co Philadelphia Pa VStA; INTERSTATE OIL TRANSPORT Co
Current assignee: SONAT MARINE Inc PHILADELPHIA PA US
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1972-05-23
Publication date: 1973-09-20
Also published as: GB1375264A; IT955460B; JPS4865694A; FR2139414A5; DE2225065C2; ES402144A1; SE397182B; NL171970C; US3735722A; NL7206493A

Description

2225Ö65

G 48 447

Firma INTERSTATE OIL TRANSPORT CO., 214 Transportation Center, Six Penn Center, PHILADELPHIA. Pennsylvanien 19 103" (USA)

Starr zusammengekuppelte Schubschiffeinheit

Die Erfindung betrifft eine starr zusanamenge» kuppelte Schubschiffeinheit oder schwimmende Schubeinheit und insbesondere eine schwimmende Schubeinheit mit einer neuartigen Kupplung.

Das Transportieren von Lastkähnen,, Leichtern od_c dgl. bzw. einer Reihe derartiger Schiffe nach dem Schubprinzip ist sehr zweckmäßig und hat große Vorteile gegenüber dem Ziehen bzw. Schleppen von Lastkähnen oder einer Reihe von Lastkähnen mit Hilfe von Stahlkabeln. Schubschiffeinheiten mit in ih»en integrierten oder über Druckkupplung mit ihnen verbundene!Schub-

309838/0801

fahrzeugen oder mit selbst angetriebenen Tankschiffen, die insbesondere zum Verschiffen von Schüttgütern und flüssigen Gütern verwendet werden, haben eine viel größere Manövrierfähigkeit als Schleppzüge, bei denen der Schlepper sich in einem größeren Abstand oder dem Abstand der Kabellänge von den geschleppten oder gezogenen Schiffen befindet. Schubschiffeinheiten können, weil das Schubfahrzeug unmittelbar an den oder die Lastkähne angekuppelt ist, viel schneller und auf kleineren Flächen gedreht, angehalten oder sogar in Gegenrichtung bewegt werden.

Die verbesserte Manövrierfähigkeit und die wesentlich kompaktere Anordnung von Schubschiffeinheiten ist von großer Bedeutung und besonders wichtig, wenn diese Schubeinheit durch enge Wasserstraßen od. dgl. fährt oder sich einem Hafen oder anderen dicht befahrenen Gegenden nähert, welche Manöver auf engem Raum erfordern. Viele andere Probleme und Schwierigkeiten von Schleppzügen, zu denen das Gieren bzw. seitliche Ausscheren von Schlepp kähnen, Schraubenstrahl, das Verschmutzen oder Brechen von Schleppleinen und andere bekannte Nachteile gehören, werden durch das Ankuppeln des Antriebsfahrzeuges in Schubanordnung an den Schlepp zug vermieden.

Es sind bereits zahlreiche Anordnungen zum Ankuppeln des Antriebsfahrsfeuges bzw. der Antriebs einheit an 8cJiubei;:kheitfcn vorgeschlagen worden.

-3-

309838/0801

Einer dieser in der US-PS 3 512 495 offenbarten Vorschläge sieht eine schwenkbare Verbindung oder Anlenkkupplung zwischen dem Schubboot und den zu schiebenden Schiffen vor. Es wurde jedoch festgestellt, daß derartige geleddge Druckkupplungen zwischen dem Schubboot und den zu schiebenden. Schiffen Schwierigkeiten aufwerfen, wenn derartige Schubeinheiten auf hoher See oder hochseeähnlichen Gewässern fahren, insbesondere bei rauher oder schwerer See, da hierbei auf die gelenkige Kupplung derart große Kräfte oder Belastungen ausgeübt werden, daß die Kupplung gefährdet wird bzw. beschädigt/oder ganz abreißen kann.

Daher ist bereits eine starre Kupplung für schwimmende Schubeinheiten vorgeschlgen worden und insbesondere eine Kupplung, die Rippen, Stege oder ähnliche in Längsrichtung verlaufende Kupplungsoder Stützeinrichtungen von ununterbrochener langgestreckter Ausführung besitzen, wie die sich über die gesamte Länge des Kupplung&ereiches erstreckenden Kupplungs- und Stützeinrichtungen aus den US-PS 3 486 476 und 3362 372.

Es hat sich herausgestellt, daß diese bekannten, sich über größere Längen erstreckenden starren Kupplungen beim Lösen derselben sehr leicht zu beschädigen sind oder sogar sehr leicht zerstört werden, weil, wenn - wie bei rauher See- das Schubfahrzeug von Wellen od. dgl. gegenüber dem Lastkahn angehoben wird, starke, von großen Stesionsmomenten erzeugte Kräfte auf einen Teil der ferbindungs-

elemente ausgeübt werden. Von diesen enorm großen Momenten werden Scherkräfte erzeugt, die auf kurze Stücke der fortlaufenden Rippen oder Stege bzw. Nuten der Kupplung, welche noch im Augenblick des Lösens der Kupplung ineinandergreifen, wirken.

Die dann zu erwartenden extrem großen Torsionsmomente können berechnet werden. Auf diese Weise wurde nachgewiesen, daß Kräfte , die bei für Hochseeverhältnisse bestimmten Schubeinheiten zu erwarten sind und welche derartige Schubeinheiten dementsprechend aufnehmen müssen, die bekannten starren Kupplungen schnell und unvermeidbar dadurch zerstören, daß sie die Enden der ununterbrochenen langgestreckten Kupplungselemente abscheren oder abdrehen.

Bei den bekannten starren langgestreckten Kupplungen für Schubeinheiten hat sich außerdem herausgestellt, daß die zum vollständigen Lösen bzw. vollständigen Verbinden der ineinandergreifenden Rippen und Nuten erforderlichen Zeiten verhältnismäßig lang sind, wodurch die Möglichkeit des Auftretens von gegenseitigen Kippbewegungen oder relativen Hubbewegungen der Schiffe während dieser langen Zeiten bedeutend vergrößert wird, was wiederum die Gefahr des Auftretens der oben erwähnten unerwünschten Momente und Kräfte vergrößert.

Mit Eigenantrieb versehene seegängige Schiffe, die eine zusammengesetzte Schubeinheit bilden, werden

-5-309838/0801

bezüglich einer geeigneten Rumpf konstruktion, angemessenen Einrichtungen für Passagiere und Besatzung und ihrer Sicherheit untersucht und überwacht und müssen dementsprechend kostspielige Einrichtungen für diese Zwecke besitzen.

Es ist ein bisher ungelöstes Problem bei Schubeinheiten , eine Druck- oder Schubkupplung zwischen der Antriebseinheit und den zu schiebenden Schiffen zu schaffen, welche es ermöglicht, die Antriebseinheit und die zu schiebenden Einheiten getrennt voneinander zu überachen und zu warten. Diese Schwierigkeit berührt entscheidend die Trennbarkeit bzw. die zum Trennen erforderliche Zeit der Schubeinheiten oder der Kupplung zwischen dem Schubschiff und dem zu schiebenden Schiff.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine schwimmende Schubeinheit zu schaffen, deren Schubschiff und Lastschiffe auch getrennt voneinander verwendet werden können, damit eine Inspektion und Überwachung entsprechend den heutzutage geltenden Vorschriften möglich ist, und deren Kupplung auch unter härtesten Bedingungen ohne Bruchgefahr gelöst oder eingerückt werden kann.

Die nachstehend erläuterten Kriterien für derart trennbare und getrennt zu betrachtende Schiffe sind unter anderem, daß die .Schubeinheit eine deutlich aufzuzeigende Betriebssicherheit besitzt, da deren einzelne Schiffe bei rauher See sicher und ohne Beschädigung der Kupplungselemente voneinander ge-

309838/0801

trennt werden können.

Die starke Kostensenkung und die anderen Vorteile , die sich bei der erfindungsgemäßen Lösung des aufgezeigten Problems ergeben, sind für den Fachmann ohne weiteres erkennbar. Von der Kostenseite her besteht der Vorteil darin, daß die Schubeinheit und insbesondere die auch bei Hochseeverhältnissen sicher voneinander zu trennenden Teile dieser Schubeinheit zu Kosten von nur 6O96 der für eben Tanker gleicher Tragfähigkeit erforderlichen Kosten gebaut werden können.

Durch die Erfindung werden die oben aufgeaaLgten Schwierigkeiten gelöst und eine starre schwimmende Schubeinheit geschaffen, deren Schub- oder Antriebsfahrzeug und deren geschobenen bzw. unselbständig bewegten Schiffe auch als getrennte Einheiten benutzt werden können und welche daher unter allen zu erwartenden Seefahrtsbedingungen sicher und praktikabel benutzt werden kann.

Die Erfindung ermöglicht das starr· Zusammenkuppeln von in oder auf Wasser schwimmenden Gegenständen wie Überwaeeerschiffen, Unterseebooten, Leichtern, Schuten oder anderen Schiffen, d.h. in einer Weise, daß Relativbewegungen zwischen den aneinandergekuppelten Teilen oder Schiffen nicht möglich sind. Das starre Aneinanderkuppeln ermöglicht außerdem eine Vielzahl von reMlven Versetzungen der miteinander verbundenen Schiff«, wobei die Schiffe un-

-7-309838/0801

abhängig von ihren relativen Eintauchtiefen oder Schwiminsi-fcationen oder BaUastsituationen des Schubschiffes und der geschobenen Schiffe starr miteinander zu verbinden sind.

Gemäß der Erfindung besitzt das geschobene Schiff eine tiefe und von oben nach unten durchgehende Ausnehmung am Heck, welche eine Kontur besitzt, die ein vollständiges Einschieben des Bugs des Schubschiffes ermöglicht.

An den Seiten und Jbder der Spitze des vorderen Teiles oder Bugen-des des schiebenden Schiffes, das in die am Heck befindliche Ausnehmung des geschobenen Schiffes eingreift, sind Kupplungselemente oder punktförmige Auflager angeordnet, die so geformt und ausgebildet sind, daß sie in Form einer starren Verbindung in entsprechende Ausnehmungen an den Seiten der Heckausnehmung eingreifen, so daß durch Zusammenschieben die beiden Schiffe in Schubverbindung dieselben fet miteinander verbunden und gegebenenfalls auch verriegelt werden.

Die Kupplungselemente oder punktförmigen Auflager sind in zwei oder mehr einander zugeordneten Gruppen auf jeder Seite oder an der Spitze und den Seiten des Bugendes und der Heckausnehmung vorgesehen. Wenigstens eine dieser Gruppen ist am vorderen Teil der Heckausnehmung und dem Bug und wenigstens eine andere Gruppe ist am hinteren Ende der Heckausnehmung und im hinteren Bereich des Buges ange-

-8-309838/0801

ordnet, wobei die am Schubschiff befindlichen Kupplungs elemente der hintersten Gruppe mittschiffs des Schubschiffes liegen.

Die zahlreichen Kupplungselemente oder Auflagepunkte der hler beschriebenen Kupplung sind außerdem derart angeordnet, daß «ie an den vorderen und hinteren Gruppen derselben genau gleichzeitig ineinandergreifen oder voneinander gelöst werden, wenn man die beiden Schiffe zusammenschiebt oder aus ihrer gegenseitigen Schubstellung voneinander löst. Auf diese Welse 1st gewährleistet, daß die beiden Schiffe beim gegenseitigen Verbinden oder Lösen voneinander stets an wenigstens zwei Stellen, die vorne und feinten liegen, miteinander verbunden sind, wobei diese Stellen an der Spitze der Heckausnehmung bzwc des Buges und am hinteren Ende der Heckausnehmtwg und am hinteren Teil des Buges und damit mittschiffs eis*s Schubschiffes liegen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die naehfolgei&d beschriebene Zeichnung, und zwar zeigt

eine scfeaubidliche Ansicht des hinteren Indes eines zu schiebenden Schiffes, in das ein Schubboot eingefahren wird,

Fig» 2 einen Ausschnitt, der eine Ausführungsform von vorderen miteinander zusammenwirkenden Kupplungselementen zeigt,

-9-

309838/0801

Fig. 3 eine Einzelheit einer Verriegelung für die Kupplung,

Fig.4A und 4 B Seitenansichten des an ein zu schiebendes Schiff angekuppelten Schubbootes, woraus zu erkennen ist, daß das Schubboot in verschiedenen Höhen am zu schiebenden Schiff entsprechend unterschiedlichen Wasserverdrängungen bzw. Eintauchtiefen angekuppelt werden kann,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das hintere Ende des zu schiebenden Schiffes und auf das Schubboot, woraus das Einkuppeln bzw. Auskuppeln oder Lösen der vielen Kupplungselemente oder Auflager zu erkennen ist,

Fig.6A und 6B Teilschnitte durch erfindungsgemäße Kupplungselemente, woraus als Beispiel die abnutzungssichere und stoßabsorbierende . Ausbildung dieser Kupplungselemente zu erkennen ist,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schukupplung, wobei zusätzlich Fender vorgesehen sind,

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Draufsicht einer Einrichtung zum Trennen von Schubboot und geschobenem Schiff,

Fig.9A und 9B eine Seitenansicht und eine Draufsicht

-10-

309838/0801

- ίο -

des hinteren. Endes des geschobenen Schiffes und des gesamten Schubbootes, wobei die auf die erfindungsgemäßen Kupplungselenente ausgeübten Kräfte eingezeichnet sind,

Fig. 1QA und 1OB ähnliche Ansichten wie in den Fig. 9A und 9B einer bekannten Ausführungsform einer starren Kupplung zwischen Schubboot und geschobene» Schiff und

Fig. 11 eine schema tische Darstellung der Höhe und der Länge des Grundrisses der Kupplungselemente einer starren Kupplung für eine Schubschiffeinheit.

Die starr aneinandergekuppelte Schubeinheit besitzt als geschobenes Schiff einen antriebslosen Lastkahn, der ein Leichter 20 sein kann. Der Leichter 20 ist am Heck alt einer Ausnehmung 21 versehen, die , wie Fig. 1 zeigt, tief eingeschnitten ist und senkrecht von oben nach unten durchgeht.

Das den Leichter 20 schiebende Schiff kann entweder ebenfalls ein antriebsloses Schiff sein, wenn die Schubeinheit aus mehreren starr miteinander verbundenen Lastkähnen od. dgl. besteht, oder ein mit einem Antrieb versehenes Schubboot 22 bzw. ein Schlepper sein.

-11-

309838/0801

Das Schubboot 22 ist mit einem Bug 23 versehen, der in die am Heck befindliche Ausnehmung 21 eines Leichters 20 paßt und so tief in dieselbe eingefahren werden kann, daß sich die Seitenwinde dieser Ausnehmung bis etwa mittschiffs des Schubbootes erstrecken»

Die Form der Ausnehmung 21 muß nicht der Form des Buges 23 des Schubbootes entsprechen, sondern kann von dieser auch beliebig abweichen, denn es ist lediglich erforderlich, da® dl© nachstehend erläuterten Kupplungsel^mente ineinandergefahren' werden können und ineinanderpassen,,

Zum starren Aneinanderkupp@ln des geschobenen und des schiebenden Schiffes sind wenigstens zwei im axialen Abstand voneinander liegend® Kontakt- und Auflagestellen vorgesehen, die aus starr®» ineinanderpassenden Kupplungselementen bestehen» die gleichzeitig vertikale und axiale Druckauflager bilden, wenn das Schubboot mit seinem Bug In die Ausnehmung des geschobenen SeMffeg oder Bootes eingefahren ist, um somit eine starre Schubeinheit zu bilden.

Die erfindungsgemäße Kupplung besitzt wenigstens eine vordere Gruppe von Kupplungselementen oder Lagerstellen, die aus wenigstens einem senkrecht angeordneten Druckelement am vorderen Ende des Buges bzw. der Ausnehmung und aus wenigstens zwei senkrecht übereinander angeordneten senkrechten Druckelementen am vorderen Ende des jeweils

309838/0801

anderen Teiles, d.h. des Buges oder der Ausnehmung besteht.

Die erfindungsgemäße Kupplung besitzt außerdem wenigstens eine hintere Auflagergruppe, die aus wenigstens einem senkrechten Druckelement am hinteren Ende entweder des Buges oder der Ausnehmung und aus wenigstens zwei im wesentlichen übereinander angeordneten senkrechten Druckelementen am hinteren Ende des jeweils anderen Teiles, d.h. des Buges oder der Ausnehmung besteht.

Der vordere Teil der Kupplung der Schubeinheit besitzt Kupplungselemente, die entweder beide vorspringenoder von denen jeweils eines vorspringt und das entsprechende Gegenstück vertieft ist, wobei diese zusammengehörigen Kupplungselemente, die eich am Buf und in der Ausnehmung befinden, einander entsprechende Formen und Proportionen besitzen.

Der hintere Teil der Kupplung der erfindungsgemäßen Schubeinheit besitzt wiederum Kupplungselemente, die entweder von beiden miteinander zu verbindenen Schiffen vorspringen oder nur von einem der beiden vorspringen und bein anderen Schiff als Vertiefung ausgebildet sind, wobei diese Kupplungselemente wiedtrum einander entsprechend« Formen und Proportionen aufweisen.

Bei einer bevorzugten AusfUhrungsfoni der Erfindung besitzen die vorderen und / oder hinteren Teile der

-13-

309838/0 801

Kupplung sich nach vorne verjüngende vorstehende Keilstücke 24 und 28 auf den beiden Seiten des Buges 23 des Schubbootes 22, während die mit diesen zusammenwirkenden Gegenstücke der Kupplung ähnlich geformte, sich nach vorne verjüngende keilförmige Ausnehmungen 25 und 29 in den gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 21 sind. Die Keilstücke 24 und die Ausnehmungen 25 liegen verhältnismäßig dicht am vorderen Ende des Buges 23 bzw. der tiefsten Stelle der Ausnehmung 21 und bilden die zusammenpassenden und zusammenr wirkenden Teile der vorderen Gruppe der Kupplungselemente bzw. des vorderen Teiles der Kupplung.

Es ist auch möglich, daß die vorderen Kupplungselemente bzw. der vordere Teil der Kupplung vorspringende ineinanderpassende Keilstücke 26 und 27 aufweist, die ineinanderpassen und an der Spitze bzw. um die Spitze des Buges 23 und an der tiefsten Stelle der Ausnehmung 21 angebracht sind, wie Fig. 2 zeigt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Schubkupplung der hier beschriebenen Art nicht nur vom schiebenden und geschobenen Fahrzeug vorspringen oder in dasselbe eingeschnitten oder vertieft sein kann, sondern die Kupplungsteile auch entsprechend oder einandeijgegenüberliegend im vorderen und hinteren Bereich und auch auf jeder Seite in Form von Gruppen vorgesehen sein können.

- 14 -

309838/0801

Die erfindungsgemäßen Kupplungselemente können auch andere praktisch zu verwirklichende starre ineinanderpassende Formen aufweisen, welche senkrechte Drücke aufnehmen können, beispielsweise die in Fig. 4 dargestellten ovalen oder abgerundeten und die in Fig. 6 dargestellten rechteckigen Formen. Auch können die Kupplungselemente aus Zapfen, Stangen, Schäften und zahlreichen anderen Arten von Auflagerelemente bestehen, und zwar sowohl im vorderen als auch im hinteren Bereich der Kupplung.

Weiterhin können die vorderen und hinteren Kupplungselemente in derselben (Fig.1) oder unterschiedlichen horizontalen Ebenen (Fig.9A) angeordnet sin. Die letztgenannte Anordnung hat den Vorteil, daß die vorderen Kupplungselemente wie die Keilstücke 24 nicht fehlerhaft in die hinteren keilförmigen Ausnehmungen 29 eingreifen können.

Die relative Breite oder seitliche Ausdehnung der vorderen und hinteren Kupplungselemente , betrachtet in Querrichtung, des Schubbootes und des geschobenen Schiffes können im allgemeinen oder vorzugsweise entsprechend Fig. 5 gewählt werden, wobei die maximale Breite der vorderen Kupplungselemente gleich oder geringer wie die maxiaal* Breite der hinteren Kupplungselemente ist, weshalb die vorderen Kupplungselemente wie die Keilstücke 24 zur Stelle des Eindringens oder des ersten Kontaktes mit den entsprechenden Ausnehmungen 25 vorfahren können, ohne daß sie in die hinteren Ausnehmungen

-15-

309838/0801

29 einfahren und ohne daß sie mit einer der Seitenwände der Ausnehmung 21 zwischen den beiden Reihen von Kupplungselementen in Kollision kommen.

Die Kupplungselemente können am Bug des Schub-» fahrzeuges und in der Ausnehmung des geschobenen Fahrzeuges in Jeder belietLgen Weise angebracht oder angeformt werden. Die Vorsprünge und Vertiefungen bzw. Ausnehmungen der Kupplungselemente können in den Schiffskörper oder die Ausnehmung eingearbeitet bzw. in die Schiffswand eingeformt oder fest oder auch abnehmbar an der Schiffswand angebracht sein, entweder einzeln , wie in Fig. 6 dargestellt, oder zu mehreren, wie durch die in Fig. 1 dargestellten Halteplatten angedeutet. Auch ist es möglich, die am Heck des geschobenen Fahrzeuges befindliche Ausnehmung 21 mit vorspringenden Keilstücken 27 (Fig.2) in Verbindung mit oder anstatt von keilförmigen Ausnehmungen 25 und 29 vorzusehen.

Bei allen Ausführungsformen . besitzen die Kupplungs-r elemente ineinanderpassende Formen, Flächen oder Oberflächen, die etwas nach vorne oder hhten wtsen, nämlich beim Auef Uhrungsbeispiel gemäß Fig.1 die vorderen Stirnflächen der Keilstücke 24 und 28 und die in den keilförmigen Ausnehmungen 25 und 29 Innenliegenden Stirnflächen. Dadurch wird ein Endanschlag für das Einfahren der Kupplung»elemente oder sub endgültigen Schließen der Schubkupplung zwischen des Bug dee Schubfahrzeug·· und der Ausnehmung de· geschobenen Fahrzeug·· geschaffen*

-16-

309838/0801

BAD ORiGlNAL

Gemäß der Erfindung ist wenigstens eines von einem der und zwei oder mehr der anderen Kupplungselemente der zusammenpassenden vorderen und hinteren Grusen von Kupplungselementen an dem Bug bzw. in der Ausnehmung am Heck, und zwar am vorderen und hinteren Teil derselben, angeordnet. Außerdem sind die zwei oder mehr Kupplungselemente der vorderen und hinteren Gruppen derselben im wesentlichen senkrecht übereinander bzw. überhaupt in unterschiedlichen Höhenlagen angeordnet, wie am besten anhand der hinteren Reihe von Ausnehmungen 29 in Fig. 1 zu erkennen ist. Daraus ist auch zu erkennen, daß sich diese Ausnehmungen 29 am flachgebogenen oder anders abgerundeten hinteren Ende der beiden Seiten der Ausnehmung 21 befinden und achsparallel zueinander etwa horizontal nach vorne verlaufen, was zusätzlich aus Fig. 5 zu erkennen ist. Diese Anordnung von wenigstens zwei Kupplungselementen übereinander ermöglicht es, daß dieselben in unterschiedlichen Höhen mit wenigstens einem Kupplungselement der vorderen oder hinteren Gruppe des jeweils anderen Schiffes zusammenwirken so daß es möglich ist, daß das Schubboot mit dem geschobenen Book in unterschiedlichen Höhenlagen gekuppelt wird, wodurch man die Kupplung unterschiedlichen Tiefgängen bzw. unterschiedlichen Wasserverdrängungen des mehr oder weniger beladenen Leichters 20 anpassen kann, wie die Fig. 4A und 4B zeigen. Auf diese Weise ist eine starre Kupplung bei unterschiedlichem Tiefgang des Leichters 20 in vielen verschiedenen Höhenlagen möglich.

-17-309838/0801

Die keilförmige bzw. sich nach vorne verjüngende und nach hinten erweiternde Bauweise der Kugiungselemente aus Fig. 1 und 2 ermöglicht es außerdem, daß die Schubkupplung auch unter Berücksichtigung der sich ändernden relativen Eintauchtiefen der miteinander zu verhinderen Schiffen eingerückt werden kann, d.h. daß die beiden Schiffe , wenn das Schubboot in die Ausnehmung am Heck des geschobenen Bootes eingeüäiren wird , nicht einen derartigen Tiefgang besitzen müssen, daß die Kupplungselemente genau in einer vorbestimmten Ebene liegen. Vielmehr bewirkt diese Form der Kupplungselemente, daß das Schubboot aus den in Fig. 1 und 2 und in Fig. 5 links dargestellten Lagen über die Hittelposition aus Fig. 5 in die vollständig eingeschobene Position in Fig. 5 eingefahren werden kann.

Die Festigkeit oder Scherbeanspruchbarkeit der erfindungsgemäßen Kupplungselemente wird durch das Material derselben und deren Querschnittsfläche bestimmt. Die Scherbeanspruchbarkeit oder die senkrechte Druckbelastbarkeit der Kupplungselemente ist eine Funktion sowohl der Wasserverdrängung des Schubbootes oder Schleppers als auch der relativen Wasserverdrängung zwischen dem Schubboot und dem geschobenen Boot bzw. dem geschobenen Kahn.

Die erforderliche Querschnittsfläche kann beliebig entsprechend der Höhe und Länge der Kupplungselemente erzielt werden. Für gleiche Querschnitts-

-18-3Ö9838/G8Ö1

BAD ORiGiNAt

flächen heißt das, daß die Höhe der Kupplungselemente umso größer werden muß, je kürzer deren Länge 1st.

Diese Verhältnisse sind aus Flg. 6 A und 6 B zu erkennen. Flg. 6Λ zeigt ein Kupplungselement mit einer größeren Höhe, während Flg. 6B ein Kupplungselement mit größerer horizontaler Länge zeigi wobei diese beiden Kupplungsel emente gleiche Querschnittsdimensionen aufweisen.

Es 1st ohne weiteres einzusehen, daß die Form der Kupplungeelemente auch Ihre Länge begrenzen kann, beispielsweise wenn Zapfen oder andere abgerundete Körper als Kupplungselemente verwendet werden.

In ähnlicher Welse gut,daß die benötigte Festigkeit oder Querschnittsfläche für maximale Flexibilität oder Einstellbarkelt des relativen senkrechten IntinanderpasBens zur Anpassung an relative Wasserverdrängungen der beiden Schiffe durch die relativ kürzeste Höhe und längste Länge der Kupplungselement· erzielt wird·

Die Kupplungeelemente können aus festem dauerhaft«« Material wie Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden, um sie gegen Schäden zu schützen und Ihnen eine lange Lebensdauer zu verleiben.Gleichzeitig können sie an einer oder allen freiliegenden Oberflächen mit Hartgummi, Eichenholz oder anderen stoii®resorbierendem und abnutzungsfesttm Material versehen werden, wie durch

309838/0801

BAD ORIGINAL

dtn Überzug 43 aus Fig. 6A angedeutet ist.

Andererseits ist es auch möglich, die vorderen und Unteren Enden insbesondere der Kupplungselemente oder punktartigen Auflageelemente aus Gummi oder anderem elastischem Material herzustellen bzw. mit derartigem Material zu überziehen, wodurch der Stoß beic/ersten Knntakt zwischen den ineinanderpassenden Kupplungselementen oder im letzten Augenblick der Trennung derselben begrenzt oder dessen Auswirkung wenigstens verringert wird.

Die erfindungsgemäßen Kupplungselemente können auch zusätzlich oder anstelle eines stoßabsorbierenden Überzuges mit einer stoßabsorbierenden Lagerung versehen sein, wie in Fig. 6fi angedeutet ist. Hierbei ist ein vorstehendes Kupplungselement 44 mit zapfenartigen Ansätzen 46 versehen, die durch die Wand 45 des Buges des Schubbootes oder der am Heck befindlichen Ausnehmung des geschobenen Schiffes hindurchragen, wobei auf der Innenseite der Wand Befestigungselemente 42 auf den zapfenartigen Ansätzen 46 sitzen. Unter dem Kupplungselement 44 befindet sich eine gummiartige Unterlage 48 , die als Auflager für das Kupplungselement 44 dient und sich auch durch die Löcher für die zapfenartigen Ansätze 46 erstreckt, wie Fig. 6 B zeigt. ' -

Die Länge bzw. die effektiven Abmessungen der vorderen und hinteren Kupplungselemente ist erfindungsgemäß nur ein kleiner Bruchteil der vorderen

-20-

3 0 9838/0801 "

und hinteren Dimensionen der am Heck des geschobenen Schiffes befindlichen Ausnehmung und nicht größer als für ein Lösen der Schubkupplung innerhalb einer vorgeschriebenen oder erwarteten Zeit zulässig gewählt, d.h. so gewählt, daß die Kupplung durch relative Schiffsbewegungen Innerhalb einer bestimmten maximalen Zeitdauer gelöst werden kann. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäßen Kupplungselemente verhältnismäßig kurz ausgebildet sind. Die effektive oder axiale Länge der Kupplungselemente kann beispielsweise in der Größenordnung von etwa 1,2 m liegen.

Die beschriebenen Abmessungen der erfindungsgemäßen Kupplungselemente «Lad von ausschlaggebender Bedeutung für einen erfolgreichen Beüeb der Schubeinheit unter Hochseebedingungen ader anderen, Schiffsbewegungen erzeugenden Bedingungen. Mit den bekannten starren Kupplungselementen , die sich als Auflager über die gesamte Länge der Kupplung erstrecken, sind beispielsweise zwei Hinuten erforderlich, um die Schiffe voneinander abzukuppeln. Während dieses langen Intervalls treten auf der Hochsee mit Sicherheit übermäßig große Scherkräfte auf, die durch große Hübe des einen oder anderen Schiffes oder durch große relative senkrechte Versetzung der Schiffe gegeneinander erzeugt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere mit den vorstehend beschriebenen kurzen Kupplungs-

309838/0801

elementen wird das Abkuppeln hingegen innerhalb von 3 bis 5 Sek. oder innerhalb noch kürzerer Zeit bewirkt. Es ist offensichtlich, daß bei derart kurzen Entkupplungszeiten der Kapitän des Schubbootes oder des geschobenen Schiffes für den Entkupplungsvorgang ein Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellen wählen kann, wenn er die Trennung frei von Bewegungen vornehmen will, die von durchlaufenden Wellen erzeugt werden. Diese sichere und kontrollierbare Trennung der Schiffseinheiten ist auf hoher See oder bei rauher See mit den bekannten starren Kupplungen, deren Kupplungselemente sich über eine größere Länge erstrecken, nicht möglich.

Gemäß der Erfindung ist es wichtig, daß die vorderen und hinteren Teile der Kupplungs bzw. die vorderen und hinteren Kupplungselemente in einem derartigen Abstand voneinander am Bug und in der Heckaushehmung angeordnet sind, daß sie genau oder praktisch zu derselben Zeit ineinandereingreifen und voneinander gelöst werden, wenn die beiden Schiffseinheiten oder Boote aneinandergekuppelt bzw. voneinander getrennt werden.

Dieses gleichzeitige Einkuppeln und Auskuppeln ist in Fig. 5 dargestellt. Aus dieser Zeichnungefigur ist zu erkennen, daß die schematisch angedeuteten vorderen und hinteren Kupplungselemente 56 und 57 , die in unterbrochenen Linien in Zwischen-

-22-

309838/0801

Stellungen angedeutet sind, sich gleichzeitig einander nähern und, wie in vollen Linien angedeutet ist, auch in Übereinstimmung miteinander in der Kupplungsstellung einrasten. In allen Zwischenstellungen greifen die Kupplungselemente im vorderen und hinteren Teil der Kupplung gleichmäßig tief ineinander ein bzw. überlappen einander im gleichen Ausmaß.

Der wichtigste Gesichtspunkt für diesen Teil der Erfindung ist, daß die Schiffe der Schubeinheit, solange dieselben aneinandergekuppelt sind, in Längsrichtung stets an wenigstens zwei Punkten miteinander verbunden sind, und zwar genau bis zum letzten Augenblick der Trennbewegung. Auf diese Weise ist gelihrleistet, daß die Kupplung stets einen bestimmten Hebelarm besitzt bzw. eine gewisse Länge aufweist.

Ss ist bei Schubschiffeinheiten bekannt, daß die Tendenz für relative Bewegungen im Wellengang zwischen zwei Booten der Schubschiffeinheit aufgrund von Kipp- oder Hubbewegungen enorm große , auf die Schiffe wirkenden Momente erzeugen kann, wodurch man Schiffsbewegungen erhält, die auf die Kupplungselemente unzulässig große Scherkräfte ausüben. Die Erfindung geht teilweise von der Entdeckung aus, daß diese rasigen Momente , wenn sie über einen langen Arm verteilt sind, wie gemäß der vorliegenden Erfindung durch zwei oder mehr gleichzeitig einrückende und ausrückende Gruppen von Kupplungselementen erzielt wird, sehr stark ver-

-2J-309838/0801

ringert werden, so daß sie auf die Kupplungselemente nur kleine und dementsprechend zulässige Scherkräfte ausüben.

Daher wird erfiüungsgemäß die Tiefe der am. Heck befindlichen Ausnehmung 21 und die Eindringlänge des Buges 23 derart gewählt, daß der Abstand zwischen der vorderen und der hinteren Gruppe von Kupplungselementen ausreicht, um den für die bestimmte Schubkugiung gewünschten oder erforderlichen Hebelarm zu erzielen. Ein ausreichender Abstand ist der, welcher einen Hebelarm erzeugt» der die durch Wellenbewegungen auf die aneinandergekuppelten Schiffseinheiten ausgeübten Momente auf ein annehmbares Ausmaß reduziert, so daß die Kupplungselemente diese Kräfte oder durch dieselben entstehenden Momente aufnehmen können.

Daher kann der axiale Abstand zwischen den vorderen und hinteren Kupplungselementen etwa der halben Länge des Schubbootes oder Schleppers entsprechen und entspricht auch häufig dieser halben Länge.

Entsprechend dem Hebelarm der erfindungsgemäßen Kupplung ist auch die Länge oder Tiefe der Ausnehmung 21 und der Abstand zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil der Kupplungselemente etwa gleich oder nahezu gleich dem Abstand von der Bugspitze bis mittschiffs des Schubbootes. Mit anderen Worten bedeutet das, daß der Abstand zwischen den vordtren und hinteren Kupplungselementen etwa gleich der Länge von der Bugspitze bis mit*·

-24-309838/0801

schlffs des Schubbootes abzüglich dem Abstand, um welchen die vorderen Kupplungselemente hinter der Bugspitze des Schubbootes liegen, ist.

Es versteht sich, daß ohne die mehrfachen vorderen und hinteren Kupplungselemente oder ohne die hintereinanderliegenden mehrfachen Auflagepunkte der Kupplung beim Trennen der beiden Schiffe in rauher See die Scherkräfte, die auf die bekannten langgestreckten ununterbrochenen Kupplungselemente ausgeübt werden, enorm groß sind, insbesondere während des letzten Teiles csr Trennbewegung zwischen den Schiffen der Schubschiffeinheit, denn gerade während dieses letzten Teiles der Trennbewegungen können Scherkräfte oder Bruchkräfte auftreten, die als Drehmoment zu bezeichnen sind.

ist einzusehen, daß das Unvermögen, derart gro>?$ "Treteossente aufzunehmen, auch zu Schäden an den Schiffskörpers der entsprechenden Schiffe führen kann bzw, ein unannehmbar großes Risiko für derartige Beschädigungen hervorruft, wodurch die Seefestigkeit derartiger Schiffe begrenzt oder infrage gestellt wird.

Die festgestellten Nachteile der bekannten starren Schubkupplungen mit über die gesamte Länge der Kupplung verlaufenden starren Kupplungselementen, welche es praktisch unmöglich machen, diese Kupplungen auf offener See voneinander zu lösen, und die enormen Vorteile der wenigstens zwei gleichzeitig aus- mid einrückende Auflagerpunkte besitzenden Schubkupplungen der vorliegenden Er- -25

309838/080 1

findung können durch Berechnung aufgezeigt und bewiesen werden, Das folgende Beispiel vergleicht die aus der US-PS 3 486 476 bekannte Schubkupplung mit sich über die gesamte Länge der Kupplung erstreckenden Kupplungselementen mit einer Kupplung der vorliegenden Erfindung bezüglich der Scherkräfte und der Widerstandsfähigkeit der Kupplungen gegenüber diesen Scherkräften.

Als Beispiel wird das Ankuppeln eines 41,55 m langen Schubbootes wie das von der Werft Mais Ίχοώ. Works gebaute Schubboot ⁿ Intrepid¹¹ an einem 166 »4 ι langen Leichterschiff mit einem Leergewicht von 30 000 t der "Ocean 250"-KIaSSe₈ gebaut bei eier Werft der Firma Bethlehem Steel Corporation in Beaumont, Texas (USA),untersueh,t.

Die beiden Schiffs einheit en besitsea di© x<& wesentlichsten Eigenschaften*

Schubboot	41,	55	m
Länge über alles	11,	22	α
Breite	5,	79	ffi
Höhe	4.	88	m
Tiefgang (mittschiffs)	1150		t
Wasserverdrängung
Lage des Schwerpunktes

bezüglich der Längsachse

des Schubbootes 0,g m vor Mittschiffs TPI (Tonnen pro Zoll

Eintauchtiefe) 10 t

» 26-

SÖ9S38/öiö'f

Leichterschiff

Länge über alles 166» 4 m

Breite 25» 9 ■

Höhe 12,2 s

Tiefgang 9»75 m

Wasserverdrängung 35 00O₉OO t

Wie oben erklärt, sollte vorsichtshalber sichergestellt sein, daß die Scliiffe der Sehubeinheit sicher unter Wind» ukö. &eeb»d.tn&i-kug«ii, wie sie beispielsweise im Mordwest·Atlantik zu erwarten sind, gelöst werden Vürmen, Typische Eigenschaften dieser Bedingungen Köfm^n imißpAelaweise folgende Seins

Windstirka (Beaufort-Stela)s 7

Bezeichnung des Windoe steifer Wind

Windgeschwindigkeit 32 Knoten (15,5«/sek.)

Wellenhöhe (große Wellen) β Bi

Wellenperiode (von Spitze zu

Spitz®)

Wellenlänge (von Spitze zu Spitze?)

Bei den oben beschriebenen Seebfsdingungen beträgt die Hubamplitude oder das Auemaß der senkrechten Bewegungen der beiden betrachteten Schiffe, wenn dieselben unabhängig τοηβίη&ιάβτ schwimmen:

-27-—■ 309838/0801

Hubamplitude des Schubbootes allein etwa 8 m

Hubamplitude des

Leichterschiffes allein etwa 4 m.

Wenn die beiden Schiffe starr aneinandergekuppelt sind, beträgt die Hubamplitude der zusammengekuppelten Einheit etwa 3,7 m.

Die halbe Amplitude oder -das kimm&B der senls?@6hten Bewegungen von einer mittleren Lage® welelae etwa der Lage der Schiffe bei rwliigeia Waasos? entspricht» in- di© beiden Ixtrenstellimgöa bew-ägt etwat

halbe Amplitude des SeiasbliOö^os ± 4 a

halbe Amplitude des Leichterschi&fes + 1₃© a

(wobei. + die Aufwärtsbewegung -und » die Abwärts bewegung bezeichnet).

Unterstellt man die Möglichkeit einer Differenz mit Phasenwinkel von 180°, d.h. wenn das eine Schiff sich in seiner tiefsten Position und das andere in seiner höchsten Position befindet, so beträgt die maximal mögliche senkrechte Distanz zwischen den Schwerpunkten der beiden unabhängig voneinander schwimmenden Schiffe

4 + 1,8 = 5,8 m.

Die maximal mögliche relative Versetzung entspricht

-28- - 309838/0801

bei. aneinandergekuppelten Schiffen dem Fall, wenn das am Heck des Leichterschiffes befindliche Schubboot aus dem Wasser gehoben wird, was der Fall ist, wenn sich das Wellental unter dem Schubboot und der Wellenkamm sich etwa mittschiffs unter der siarren Schubeinheit befindet. Es ieb ohne weiteres einzusehen, daß in diesem Falle das Gewicht des Schubbootes eine Scherbelastung auf die durchlaufenden starren Kupplungselemente der bekannten Schubkupplungen ausübt.

Außerdem kann die von dem Gewicht des Schubbootes ausgeübte Scherbelastung von etwa 115Ot durch dynamische Kräfte zwischen den zwei aneinandergekuppelten Schiffen erhöht werden, welche hauptsächlich durch Schlingern und Rollen der zusammengekuppelten Einheit entstehen. Die vom Schubboot auf das Leichterschiff und umgekehrt ausgeübte Belastung wird dann beim vorliegenden Beispiel auf bis zu etwa 1500 t erhöht. Es kann unterstellt werden, daß diese auf die Kupplung ausgeübten Scherbelastung im Schwerpunkt des Schubbootes in der in Fig. 10A durch den Pfeil L angedeuteten Welse wirkt.

Diese Belastung erzeugt dann auf die bekannten, als Auflager dienenden Führungselemente Scherkräfte in einer Weise,wie durch den Pfeil S in Fig. 10A angedeutet.

Nunmehr wenden wir uns der Berechnung der Kräfte zu, die auf die bekannte starre Kupplung wirken, welch« über die gesamte Länge der Kupplungsflftche

-PQ.

3098 3 8/0801

verlaufende ununterbrochene Kupplungselemente aufweist. Dabei wird unterstellt, daß die Kupplung die in der US-PS 3 486 476 dargestellte Form eines eisigen sich über die gesamte Länge der Kupplungsfläche erstreckenden ununterbrochenen Steges mit einem zugehörigen Kanal aufweist, wie in Fig. 1OA und 1OB dargestellt. Weiterhin wird unterstellt, daß die beiden Schiffe so weit zusammengefahren oder auseinandergefahren sind, daß die Kupplungselemente nur noch auf einer Länge von 0,3 m ineinanderstecken.

Bei einer derartigen ununterbrochenen starren . Kupplung befindet sich der Schwerpunkt des Schubbootes etwa 8,5 m (28 Fuß) hinter der Eingriffsstelle der nur um eine Streckt von etwa 0,3 m ( 1 Fuß) ineinandersteckenden Kupplungselemente , wie in Fig. 1OB dargestellt.

Daher erzeugen die im Schwerpunkt des Schubbootes wirkenden, aus dessen Gewicht und den dynamischen Kräften entstandenen Kräfte . ein um den Eingriffspunkt wirkendes folgendes Moment:

H « Laat χ Hebelarm
■ 1500 Tonnen χ 8, 5 m
m 12750Tonnen - Meter

Die Hafte dieses Momentes wirkt als Schermoment auf jede der beiden am Rand des Schubbootes angebrachten Leisten oder Stege im Eingriffsbereich·

-30-

—■ 309Ö3B/UBU1

Das bedeutet, daß die Hälfte dieses Momentes jeweils auf eine Strecke von 0,3 « der am Rand des Schubbootes befindlichen Torstehenden Steg· einwirkt, die auf beiden Seiten des Leichterschiffes mit demselben in Eingriff steh·. Dementsprechend beträgt das bei diesem Beispiel ausgeübte Schermoment

«Seher

Unterstellt man, daß die Kupplungselemente aus Flußstahl mit einer zulässigen Scherbelastbarkeit von

ist, so wird der notwendige Querschnitt für die auf einer Länge von O,3i eingreifenden Stege der Kupplungselemente (Höhe a mal Länge b gemäß Fig. 11) nach der aus dem Handbook of Engineering Fundamentals, 2te Auflage, Orvid W.Eshbach,John Wiley and Sons, auf Seite 5-53 angegebenen Formel für maxtdmale Belastbarkeit berechnet werden:

^Tzul. ^β «Scher

wobei

T_zu1t « 840 kg/cm²

^MScher" ⁶³⁷⁵

a» die längere Seite oder Hübe des Querschnittes

309838/0801

b = die kürzere Seite oder die wirksame Länge des Queechnittes (O,3m)

Dann beträgt im gegebenen Fall: ^Tzul. - ^MScher

840 » 6375 x (3a + 0,54)/0,09 a²

woraus sich schließlich ergibt

a = 25 a.

Die erforderliche Querschnittsfläche pro 0, 3d Länge der als Kupplungselement dienenden Stege beträgt dann

2 a χ b = 25 x 0,3 = 7, 5m.

um den vorstehend erläuterten Anforderungen ent-* sprechen zu können, müssen die Kupplungsstege, wenn sie aus massivem Stahl bestehen, 25 m hoch sein. Dies ist natürlich unmöglich, da das Schubboot nur eine Höhe von 2, 7 m besitzt, so daß die tatsächlichen Abmessungen des Schubbootes und des Leichterschiffes derartige Abmessungen der Kupplungselemente nicht zu-lassen.

-32-

309838/0801

29/ /ϊί*//ζ&4>1 b/( {i\s:kl. hl.^i

Nunmehr sollen die auf die Kupplungselemente oder punktfQrmigen Auflager der Schubkupplung der vorliegenden Erfindung wirkenden Scherbeanspruchungen betrachtet werdenT/dieser Art der Kupplung befindet sich der Schwerpunkt des Schubbootes, d.h. der Punkt, an dem die resultierende Belastung angreift, zwischen den zwei Oruppen von Kupplungselementen oder Auflagerpunkten, wenn beispielsweise beim Ausrücken der Kupplung die vorderen und hinteren KugLungs elemente nur noch um eine Strecke von 0,3 m eingreift, wie in Fig. 9A und 9B dargestellt. Genau gesagt liegt in diesem Falle der Schwerpunkt des Schubbootes etwa 0,6 m vor der hinteren Gruppe von Kupplungselementen, wobei der Abstand zwischen den vorderen und hinteren Gruppen von Kupplungselementen 16,5 m beträgt.

Die Belastung von 1500 t des obigen Beispieles wird daher in der folgenden Weise auf die beiden Gruppen von Kupplungselementen verteilt:

Die vordere Gruppe von Kupplungselementen nimmt eine Last von

F_v = üi£ 1500 m 55,6 t ^V 16,5

während die hintern Gruppen von Kupplungselementen eine Last von

F_n = 21*2. 1500 « 1444,4 t ^H 16,5

aufnehmen. -34-

309838/0801

Diese Belastungen wirken sowohl auf die vorderen als auch auf die hinteren Gruppen der Kupplungselemente als Scherkräfte, die an der Lastaufnahmestelle wirken.

Unterstellt man, daß die Kupplungselemente aus Flußstahl bestehen, für den gilt

^Tzul. ^{s 84}°

und wenn

A s= die erforderliche Querschnittsfläche pro α Länge aller Auflager oder Kupplungselemente auf jeder Seite der Schiffe

F = die auf die Auflager insgesamt wirkende Belastung in t,

so beträgt die notwendige Querschnittsfläche (Fig.11) der auf einer Länge von 0,3 m eingreifenden Teile der aus Flußstahl bestehenden Kupplungselemente für

die vorderen Kupplungselemente/

^FV = ^{55>6 t} ρ = ca 32 cm E kg/cm² ca. 32 cm

-35-

309838/0801

Für die hinteren Kupplungselemente:

_m _ca. ₆₆₈

2xT 2 χ 840 kg/cm

Aus diesen Formeln ergibt sich, daß, wenn alle Scherkräfte von einem einzigen erfindungsgemäßen Kupplungselement oder Auflager, das aus massivem Flußstahl besteht, aufgenommen werden müssen, dieses Kupplungselement eine Höhe von etwa O, 3 m besitzen müßte, um die für eben Eingriff auf einer Länge von 0,3 m erforderliche Querschnitts-

fläche oder Grundfläche von 668 cm zu erhalten.

Wenn die hinteren Kupplungs elemente zwei Auflager auf jeder Seite des Buges des Schubbootes und der Heckausnehmung des geschobenen Leichterschiffes besitzen, verringert sich die für jede der beiden hinteren Auflager erforderliche Höhe auf 0, 15 m, d.h. auf 15 cm.

Daraus ist erkennbar, daß die beim obigen Beispiel erforderliche, etwa 87 mal größere Querschnittsfläche oder Grundfläche der Kupplungselemente durch die vorliegende Erfindung auf praktikable Größen verringert wird, so daß die vorderen und hinteren Kupplungselemente nur Höhen von 15 cm besitzen müssen.

Die vorstehende Berechnung zeigt, daß es mit

-36-

309838/08 0 1

³Γ

den bekannten durchgehenden Kupplungselementen nicht möglich ist, die aufgezeigten Scherprobleme zu lösen, so daß diese bekannten Kupplungen ein Lösen in rauher oder schwerer See nicht zulassen. Diese bekannten Kupplungen können in jeden möglichen Formen nicht den auftretenden Anforderungen entsprechend gebaut werden. Hingegen ist es mit den zwei oder mehr Gruppen von Kupplungselementen oder Auflagern besitzenden Kupplungen der vorliegenden Erfindung möglich, ein Lösen der Kupplungen auch in rauher oder schwerer See durchzuführen, well

nur noch eine Querschnittsfläche oder Grundfläche ρ

von 668 cm gegenüber einer Grundfläche von etwa

110 000 cm bei den bekannten Schubkupplungen benötigt wird, um ein sicheres Trennen auch unter schweren Bedingungen zu ermöglichen.

\M das Aneinanderziehen der zusammenzukuppelnden Schiffe zu unterstützen oder um ein Auseinandergleiten dieser Schiffe zu verhindern, sind zusätzlich oder statt der für den Antrieb des Schubbootes 22 vorgesehenen Schrauben 49 Stahlkabel 30 (Fig.1) vorgesehen, die mit Hilfe einer Winde 31 unter Zug gesetzt werden können. Diese Kabel sind mit ihrem anderen Ende jeweils an einem Poller 32 befestigt» die sich auf dem anderen Schiff der beiden zusammenzukuppelnden Schiffe befindet.

Im Rahmen der Erfindung kann auch jede andere Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln der zusammenzukuppelnden Schiffe in der Schubposition vorgesehen

sein, beispielsweise hydraulisch zurückziehbare · -37-

30 98 38/0801

IL

Klemmen oder mechanische Kupplungen.

Beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 erstreckt sich eine Stange 33 über die Breite der am Heck befindlichen Ausnehmung 21, hinter die eine Klemmbackje

34 einrastet, welche auf einer abgeflachten Stange

35 befestigt ist und zusammen mit dieser mit Hilfe einer Kolbenstange 36 zwischen den in vollen Linien und in unterbrochenen Linien 35a dargestellen Lagen verschwenkt werden kann. Ein von der Kolbenstange 36 über einen Stift 38 zusammen mit der Klemmbacke 34 zu betätigender Kniehebel 37 bewirkt beim Rückziehen der Kolbenstange, daß die zunächst vorne liegende Abflachung 37a der Stange in eine horizontale Lage verschwenkt wird, so daß die Stange 35 dann in einem Schlitz 39» dessen Höhe der abgeflachten Form der Stange 35 angepaßt ist, nach rückwärts verschoben werden kann, wodurch die Klemmbacke 34 geöffnet wird. Beim Schließen der Klemmbacke dient der letzte Teil der Schließbewegung des Kniehebels 37 dazu, die Klemmbacke und damit das Schubboot am geschobenen Schiff zu verriegeln. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Stift 40 in eine Rast 41 am Heck des geschobenen Schiffes gedrückt wird. Zu Beginn der Öffnungsbewegungen des Kniehebels 37 gibt dieser zunächst den Stift 40 frei, so daß derselbe von einer nach oben drückenden Druckfeder 42 aus der Rast 41 gelöst wird.

Jedes geeignete Mittel, wozu natürlich auch die Schubkraft der Schrauben 49 des Schubbootes 22 gehört, kann angewendet werden, um die Schubeinheit

-36-309838/0801

auszukuppeln. Als eine Alternative zu den Motoren des Schubbootes 22 kann am Bug des Schubbootes ein zum Schieben und Ziehen bestimmter pneumatischer oder hydraulischer Stempel 50 (Fig.1) vorgesehen sein. Ein derartiger Stempel oder eine ähnliche Einrichtung kann, wie bekannt, so konstruiert und angeordnet sein, daß mit Hilfe dieser Eim.ch.tung die Schiffe der Schubeinheit steuerbar zwangsweise miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden. Gemäß der Erfindung ist die Schub-Zugkraft des Stempels 50 derart gewählt, daß eine auch für Notfälle geeignete sicher und schnell arbeitende Einrichtung vorliegt, welche die Schiffe der Schubeinheit unter jeder Belastung und bei allen Seeverhältnissen voneinander löst.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, am Vorsteven des Buges des Schubschiffes einen oder mehrere Düsenköpfe 51 anzubringen, wie Fig. 8 zeigt, mit deren Hilfe unter Druck stehendes Strömungsmittel oder Wasserstrahlen gegen den Scheitel 52 der Ausnehmung 21 gespritzt werden. Dabei besitzt die Ausnehmung 21 am Scheitel 52 eine den Düsenköpfen 51 angepaßte Form, so daß diese Düsenköpfe, wie in Fig. 8 gezeigt, eingefahren werden können. Das in den Hohlraum zwischen den Düsenköpfen 51 und dem Scheitel 52 der Ausnehmung 21 gespritzte Strömungsmittel baut vin diesem Hohlraum einen Druck auf, da auf den Außenr seiten der Düsenköpfe 51 Dichtungen 53 vorgesehen sind, welche eine Abdichtung des Hohlraumes

--' "- ■-■""■■ -39-

30Ö838/Q8Q1

nach allen Seiten, d.h. also auch gegenüber gegebenenfalls vorgesehenen weiteren Düsenr köpfen bewirkt.

Bs versteht sich, daß Nocken oder andere Verbindungselemente verwendet werden können, um die horizontalen Trennkräfte zu erzeugen.

Unabhängig davon, welche der erfindungsgemäßen Einrichtungen zum Lösen der aneinandergekuppelten Schiffe vorgesehen sind, werden die aneinandergekuppelten Schiffe in einem einzigen kurzen Arbeitsschritt schnell und sicher aus der vollständig eingekuppelten in die vollständig ausgekuppelte Position gebracht, so daß beim Auskuppeln die Kupplungselemente oder punktförmigen Auflager niemals beschädigt werden können. Dies ist, wie bereits oben gesagt, auf die Anordnung von zwei oder mehr Verbindungsstellen oder Auflagerpunkte der Druck- oder Scherauflager bzw. Kupplungselemente zurückzuführen und wird besonders dadurch sichergestellt, daß als Kupplungselemente die beschriebenen vorderen und hinteren Führungskeile oder seitlichen rückziehbaren Zapfen vorgesehen sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können außerdem Fender 54 und 55 (Fig.7), die vorzugsweise üblicher Ausführungsform sind, an den äußeren Ecken der Ausnehmung 21 und am Vorsteven des Buges 23 vorgesehen sein. Diese Fender sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie einen unerwünschten Kontakt der aneinanderzukuppelnden Schiffe verhindern, so

-40- ___ 309838/0801

3*

daß diese nur über die ineinandereingreifenden Kupplungselemente in Kontakt miteinander kommen.

Außerdem können zwischen den keilförmigen Ausnehmungen 29 der am Heck des geschobenen Schiffes befindlichen durchgehenden Ausnehmung 21 Verstärkungen 156 (Fig.1) vorgesehen sein, die feststehend oder beweglich angebracht sind und jede geeignete Form aufweisen und aus (jedem geeigneten Material bestehen können, um das Einrücken und Ausrücken der Kupplungs elemente zu unterstützen und gleichzeitig einen Abnutzungsshutz zu bilden.

Ss ist ohne weiteres einzusehen, daß jede Anzahl von schwimmenden Körpern unter Anwendung der vorliegenden Erfindung in der vorstehend beschriebenen Weise zu einem starren Schiff bzw. einer starren Schiffseinheit verbunden werden können.

Auch ermöglicht die erfindungsgemäße Schubkupplung ein starres Aneinanderkuppeln des Schubschiffes mit dem geschobenen Schiff, ohne daß das Lastschiff mit einem großen Baiast oder einer bestimmten Ladung versehen werden muß, d.h. das Aneinanderkuppeln ist unabhängig von dem Beladezustand des Lastschiffes möglich.

Außerdem ermöglicht es die Erfindung, übliche Formen und Konturen der miteinander zu verbindenden Schiffe beizubehalten , so daß die Erfindung all-

-41-309838/0801

gemein anwendbar ist. So kann jeder Schlepper und jedes Leichterschiff oder Lastschiff oder jede Kombination derartiger Schiffe der vorliegenden Erfindung angepaßt werden, ohne die Kontur des Schiffskörpers bzw. dessen Form grundsätzlich verändern zu müssen. M^t anderen Worten bedeutet das, daß die Kupplungselemente bzw. Auflager der Vorliegenden Erfindung nur an dem vorhanden Rumpf oder Schiffskörper von geschobenen und schiebenden Schiffen der Schubeinheit angebracht zu werden brauchen, wihrend weitere Veränderungen nicht notwendig sind.

Daher ist es möglich, das erfindungsgemäße Kupplungsjsystem bei nur gerinfügigen Änderungen an vorhandenen Leichterschiffen oder Lastkähnen anzubringen, so daß ein entsprechend ausgebildetes Schubboot universell eingesetzt werden kann, d.h. nicht msr in Verbindung mit einem bestimmten Leichter oder Lastkahn einzusetzen ist. Dementsprechend schließt die Anpassung eines Schubbootes an die vorliegende Erfindung nicht aus, daß dieses Schubboot auch als Schlepper für andere von Schleppern zu erfüllenden Diensten benutzt wird, und man kann vorhandene Schlepper auf die vorliegende Erfindung umrüsten, ohne daß hierbei unerwünschte Schwierigkeiten bezüglich der Konstruktion und der Bauweise des Schleppers oder Schubbootes auftreten,

- 42 -

303838/ÖSÖ1

Außerdem kann selbst bei siiwerstem Wetter und bei extremer Beladung der aneinandergekuppelten Schiffseinheiten beim Lösen derselben voneinander eine relative horizontale Geschwindigkeit von 1 Knoten leicht erzielt werden, ohne irgendwelche Hilfseinrichtungen oder Hilfskräfte zum Entkuppeln vorsehen zu müssen. Es wurde gefunden, daß die Entkupplungszeit für eine Kupplung mit mehreren Auflagerpunkten, die über eine horizontale Strecke von 1,2m verteilt sind, etwa 1 sek. beträgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die horizontale Ausdehnung der Auflager oder Kupplungselemente geringer als 1,2 m sein. Es kann kein Abdrehen oder Verbiegen der als Auflager dienenden Kupplungselemente auftreten, weil die vorderen und hinteren Kupplungselemente stets gleichzeitig ausgekuppelt werden und daher auf alle Kupplungselemente kein Drehmoment über einen freien Hebelarm wirkt.

Die Tatsache, daß keine sich bewegenden Teile oder komplizierten Maschinen oder Fittings notwendig sind, um das Einrücken und Ausrücken der Kupplung zu bewirken, ist ein bedeutender Vorteil bezüglich der Geschwindigkeit des Ein- und Auskuppeins, der Sicherheit und der Herstellungskosten der Kupplung, der bei bekannten starren Kupplungen für Schubschiffeinheiten nicht vorhanden ist.

309838/0801

Claims

G 48 447 Firma INTERSTATE OIL TRANSPORT CO., 214 Transportation Center, Six Penn Center, PHILADELPHIA. Pennsylvanien 103 (USA) Patentansprüche;

1.)J Starr zusammengekuppelte Schubschiffeinheit — bestehend aus einem geschobenem Schiff mit einer am "Heck desselben befindlichen tiefen, von oben nach unten durchgehenden Ausnehmung und einem schiebendem Schiff, dessen Bug der Form der am Heck des geschobenen Schiffes befindlichen Ausnehmung entspricht und in diese Ausnehmung eingefahren werden kann, wobei sich in der Heckausnehmung des geschobenen Schiffes und an dem in diese Ausnehmung eingeschobenen Teil des Buges des schiebenden Schiffes formschlüssig ineinander passende und ineinandergreifende Kupplungselemente in Form von Vorsprüngen und Vertiefungen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (24,25; 28,29) in wenigstens zwei Gruppen aufgeteilt sind, die in axialer Richtung voneinander entfernt liegen, wobei die vordere Gruppe von Kupplungselementen am Vorsteven des schiebenden Schiffes (22) und am Scheitel punkt der Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) wenigstens ein senkrecht auf Druck zu belastendes vorstehendes Kupplungselement und eine dasselbe aufnehmende Ausnehmung oder auf beiden Seiten des Buges nahe dessen Vorsteven jeweils wenigstens ein senkrecht auf Druck zu belastendes vorstehend' δ Kupplungselement und eine gegenüber-

-2-

309838/0801

liegende entsprechende Ausnehmung aufweist, und die hintere oder die hinteren Gruppen von Kupplungselementen wenigstens zwei übereinander liegede, senkrecht auf Druck zu beanspruchende Kupplungselemente und gegenüberliegende entsprechende Ausnehmungen aufweisen, so daß beim Inejtaanderfahren der beiden Schiffe die Kupplungselemente der einzelnen Gruppen gleichzeitig einrücken bzw. beim Auseinaiiderfahren der Schiffe gleichzeitig ausrücken und die beiden Schiffe in unterschiedlichen relativen Höhenlagen ineinander^· gefahren und zu einer starren Einheit zusammengekuppelt werden können, wobei der tatsächliche Abstand der vorderen und der Mnteren Gruppen der Kupplungselemente derart gewählt ist, daß die Belastung der Kupplungselemente über einen Hebelarm auf dieselben übertragen wird, der die resultierenden Scherkräfte auf eine Größe reduziert, die von den Kupplungselementen insgesamt aufgenommen werden kann, und daß die Abmessungen bzw, die Grundflächen der vorderen und hinteren Kupplungselemente einen Bruchteil der Abmessungen der Heckausnehmung des geschobenen Schiffes ausmachen und diese Kupplungselemente einzeln so kurz sind, daß das Bnrücken und Ausrücken der Kupplung innerhalb kurzer Zeitintervalle durchgeführt werden kann, die kürzer als zwei aufeinanderfolgende Schiffsbewegungen sind.

2.) Schubschiff einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Gruppe von KugLungselementen (28,29) in der Mähe des Schwerpunktes des Schubbootes (22) angeordnet ist»

-3-

_ __ 309838/0801 ~~

3.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenabmessungen der vorderen und hinteren Kupplungselemente (24,25? 28,29) ein Bruchteil des in axialer Richtung vorhandenen Abstandes zwischen den vorderen und hinteren Kupplungselementgruppen ist.

4.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (24,25; 28,29) der vorderen und hinteren Gruppen derselben in gleichen horizontalen Ebenen angeordnet sind.

5.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (24,25; 28,29) der vorderen und hinteren Gruppen derselben in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordnet sind.

6.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (24,25; 28,29) auf Backbord und Steuerbord in gleichen horizontalen Ebenen angeordnet sind;

7.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5,' dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (24,25; 28,29) auf Backbord und Steuerbord in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordnet sind.

8.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne Gruppe von Kupplungselementen übereinander eine derartige

-4-

309838/0801

Anzahl von Kupplungselementen aufweist, daß die Schubkupplung unabhängig von den relativen Eintauchtiefen und der unterschiedlichen Trimmlage des Schubbootes (22) und des geschobenen Schiffes (20) eingerückt werden kann.

9.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einem der beiden aneinanderzukuppelnden Schiffe (20,22) Fender (54,55) vorgesehen sind, welche über den Bug des Schubbootes und /oder die Seitenwand der Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) vorstehen, um ein Aufeinanderstoßen der Bordwände dieser beiden Schiffe beim Zusammenfahren oder Auseinanderfahren derselben zu verhindern.

10.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinanderpassenden Kupplungselemente (24,25; 28,29) wenigstens zum Teil nach vorne und nach hinten weisende Abschnitte besitzen, um das Einfahren des Buges (23) des Schubbootes (22) in die Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) zu begenzen.

11.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 ■ bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Vorkehrungen vorgesehen sind, um das geschobene Schiff (20) und das Schubboot (22) in die gewünschte Schubposition zusammenzuziehen.

12.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenziehen des geschobenen Schiffes (20) und des Schubbootes (22) Kabel (30) vorgesehen sind, die an einem der beiden Schiffe c_

befestigt und auf dem anderen aufzuwickeln sind.

13·) Schubschiff einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Verriegeln des geschobenen Schiffes (20) und des Schubbootes (22) in der ineinandergefahrenen Schubstellung vorgesehen sind.

14.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung die Kupplung umfaßt.

15.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung eine querverlaufende Stange (33) an einem der beiden Schiffe (20) und eine ein- und ausrückbare Klemmbacke (34) am anderen der beiden Schiffe (22) aufweist.

16.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß Vorkehrungen zum Trennen des geschobenen (20) vom schiebenden Schiff (22) vorgesehen sind.

17.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trennen der beiden Schiffe (20, 22) ein beispielsweise hydraulisch zu betätigender Stempel (50) vorgesehen ist.

18.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trennen der beiden Schiffe (20, 22) nach vorwärts gerichtete, Druckflüssigkeit ausspritzende Düsen (51) am Bugende des Schubschiffes (21) vorgesehen sind, die dichtend in iie

-6-

" 309838/0801

Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) eingefahren werden können.

19.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Kupplungselemente (26;27) am Vorsteven des Buges (23) des Schubbootes (22) und am Scheitel der Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) angeordnet sind.

20.) Schubschiff einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Kupplungselemente (24,25) seitlich am Bug (23) des Schubbootes (22) bzw. der Seitenwand der Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) angeordnet sind.

21.) Schubschiff einheit nach einem der Ansprüche 1&s 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente Vorsprünge und Ausnehmungen jeder Kombination von Keilen, runden, quadratischen, rechteckigen, ovalen oder beliebigen Formen sind.

22.) Schubschiff einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Kupplungselemente eine nach vorne sich verjüngende Keilform aufweisen und aus ineinanderpassenden Vorsprüngen (24;28) und Vertiefungen (25;29) bestehen.

23.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22₃ dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren

-7-' ~ 309838/0801 "

.,.Ut

Kupplungselemente Ausnehmungen (29) in der
Seitenwand der Heckausnehmung (21) des geschobenen Schiffes (20) besitzen, welche sich nach hinten öffnen.

24.) Schubschiffeinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante der Heckausnehmung (21) zwischen den Ausnehmungen (29) der
Kupplungselemente mit Verstärkungen (156| versehen ist.

25.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenjeßtens einige der Kupplungselemente stoßabsorbierende abnutzungssichere Oberflächen (43) aufweisen.

26.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß wenistens einige der Kupplungselemente (44) stoßabsorbierend gelagert sind.

27.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive axiale Länge der vorderen und hinteren Kupplungselemente nicht größer als etwa 1,2 m ist.

28.) Schubschiffeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Abmessungen der vorderen und hinteren Kupplungselemente derart gewählt ist, daß dieselben in einem

-8-

309838/0801

Zeitintervall in Eingriff kommen oder voneinander gelöst werden können, das nicht
größer als 1 sek. ist, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Schiffen nicht mehr als etwa 1 Knoten beträgt.

309838/0801