DE2508098A1

DE2508098A1 - Leuchtturm, bake o.dgl.

Info

Publication number: DE2508098A1
Application number: DE19752508098
Authority: DE
Inventors: Mauri Maeaettaenen
Original assignee: YLEINEN Oy
Current assignee: YLEINEN Oy
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1975-02-25
Publication date: 1975-08-28
Also published as: NL7502213A; DK69175A; PL107026B1; SU719519A3; FI54274A; DE2508098C2; SU728727A3; US3977200A; DK146049B; FI53480C; SE416156B; DD119844A5; DK146049C; CA1020967A; FI53480B; SE7501749L

Description

Lied!, Dr. Pontam, Moth, Ze:tler

Patentanwälte BQOO Hünchen 22 · Steinsdorfstraße 21 - 22 · Telefon 089 / 29 84 62

B 7237

Oy Yleinen Ihsinööritoimisto, Tukholmankatu 17, 00270 Helsinki 27,

Finnland

Leuchtturm, Bake oder dergleichen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in Form eines Leuchtturms, einer Bake oder dergleichen, die am Meeresboden oder an einer entsprechenden Pfeilerkonstruktion befestigt ist.

Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise Leuchttürme oder Baken, Begrenzungszeichen und Kursmarkierungen längs Kanälen oder Wasserstraßen. Hierbei ist ein besonderes Problem dadurch gegeben, daß ins besondere Treibeis schädliche Erschütterungen und Vibrationen bei diesen Strukturen bewirkt.

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Vorrichtungen dieser Art, die beispielsweise die Form eines Leuchtturmes oder einer Bake aufweisen und den durch Eis hervorgerufenen Kräften unterworfen sind, sind üblicherweise aus Stahlbeton gefertigt, und zwar derart massiv, daß sich die durch Eis hervorgerufenen Schwingungen nicht schädlich auswirken. Konstruktionen dieser Art sind jedoch außerordentlich kostspielig, und zwar aufgrund der außerordentlich schwierigen Herstellung des Unterwasserfundamentes, die an Ort und Stelle auf dem Meer durchgeführt werden muß. Es ist daher schon vorgeschlagen und auch als wirtschaftliche Konstruktion in die Praxis umgesetzt worden, einen Leuchtturm oder eine Bake als Stahlgebilde in der Fabrik herzustellen und schon in Teilen vorzumontieren. Der auf See durchzuführende Arbeits-· Vorgang gestaltet sich dann kurz, da es lediglich erforderlich ist, die in der Fabrik hergestellten Teile an den Aufstellungsort zu fahren, das Fundament in den Meeresboden zu treiben und die oberhalb der Wasseroberfläche liegenden Teile mit dem Fundament zu verschrauben oder zu verschweißen. Ein weiterer Vorteil eines stählernen Leuchtturms oder einer Bake ist darin zu sehen, daß weniger Wartung als bei einem aus Stahlbeton gefertigten Leuchtturm oder einer Bake erforderlich ist.

Ein gravierender Nachteil eines aus Stahl gefertigten Leuchtturms oder einer Bake liegt jedoch darin, daß an den oberen Teilen schwere Vibrationen auftreten, die beispielsweise durch Eis hervorgerufen werden. Diese Vibrationen sind derart heftig, daß sie konventionelle Lichtquellen von Leuchttürmen oder Baken zerstören bzw. zerbrechen,und das Treibeis den Aufenthalt von Personen im Leuchtturm sowohl unangenehm als auch gefährlich werden läßt. So sind beispielsweise in der Praxis Horizontalbeschleunigungen von 3,6 g (g = Erdbeschleunigung) und Schwingungsamplituden von 20 cm gemessen worden. Schwingungen dieser Art können zwar gedämpft bzw. verringert werden, indem das untere Teil des Leuchtturms oder der Bake sehr starr und massiv ausgebildet wird, jedoch ist dann nicht mehr der oben erwähnte Vorteil hinsichtlich der Herstellung eines Fundamentes gegeben.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß Schwingungen, die insbesondere durch Eiskräfte hervorgerufen sind, wirksam unterdrückt werden.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den oberen Teil des Leuchtturms oder dgl., um die Vibrationen zu isolieren, nicht in starrer Verbindung mit dem unteren Teil vorzusehen, der den die Vibrationen hervorrufenden Kräften unterworfen ist; es ist vielmehr die Vorrichtung in geeigneter Höhe unterbrochen, wobei das obere Teil am unteren Teil derart befestigt ist, daß es mittels Gleitschienen, Rollschienen, Rädern, einem flexiblen oder gelenkigen Parallelogramm-Mechanismus oder elastisch federnden Stangen oder ~ber einem entsprechenden flexiblen Mechanismus gelagert ist, so daß das untere Teil sich in bezug auf das obere Teil etwa horizontal bewegen kann, während das obere Teil weitgehend in vertikaler Lage gehalten wird.

Auf diese Weise wird eine Bewegung auf das obere Teil nicht übertragen, wenn beispielsweise durch Treibeis das untere Teil erschüttert and in Schwingungen versetzt wird. Das obere Teil kann in bezug auf das untere Teil mittels einer oder mehrerer Federn zentriert werden, wobei in Verbindung mit diesen Federn Stoßdämpfer vorgesehen sein können. Typisch für das erfindungs gemäße Prinzip, das als Aufteilungsprinzip bezeichnet werden kann und bei dem ein Leuchtturm, eine Bake oder dgl. an einer geeigneten Stelle in der erläuterten Weise unterbrochen sind, ist weiterhin, daß das obere Teil so weit wie möglich vertikal gehalten wird, so daß die Strahlrichtung der Lichtquelle unverändert bleibt, während das untere Teil vibriert. Außerdem kann leicht in Verbindung mit dem Aufteilungsprinzip ein Begrenzer für die horizontale Bewegung vorgesehen werden.

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So wird beispielsweise, wenn ein hoher Packeiswall das obere Teil gegen den Begrenzer ablenkt, die Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Teil starr, wobei in diesem Fall der Leuchtturm oder die Bake als einziger einstückiger Pfeiler wirken. Wenn vom Packeis der Druck dann nicht mehr ausgeübt wird, zentriert die Feder das obere Teil, so daß das untere Teil erneut unabhängig vom oberen Teil vibrieren kann. Während des Zeitraums, indem ein hoher Packeiswall vorliegt, treten daher keine nennenswerten Schwingungen auf, sondern es wirkt lediglich der vom Eis ausgeübte Druck, da sich der hohe Eiswall bis zum Meeresboden erstreckt und sich langsam bewegt.

Durch Berechnungen läßt sich nachweisen, daß es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, die Schwingungen des oberen Teils eines als Stahlgebilde geformten Leuchtturms oder einer Bake merklich zu unterdrücken. Wenn beispielsweise die Zentrierfeder derart dimensioniert wird, daß die spezifische Frequenz der horizontalen Schwingungen des oberen Teils = 1/4 der tiefsten spezifischen Frequenz des unteren Teils, wird die Schwingungsamplitude des oberen Teils auf etwa 1/15 der Originalschwingung des unteren Teils reduziert. Auf diese Weise stellt die auf die Lichtquellen wirkende Belastung keinerlei kritischen Wert mehr dar, und der Leuchtturm ist unabhängig von den vorliegenden Eisbewegungen sicher für die Besatzung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 einen bekannten stählernen Leuchtturm ohne eine Einrichtung

zur Isolierung der Schwingungen;

Fig. 2 schematisch das erfindungsgemäße Prinzip zum Isolieren

von Schwingungen, das mittels gelenkiger oder flexibler Lenkerstangen verwirklicht ist;

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Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prinzips

nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung in Form elastischer

Lenkerstangen;

Fig. 5 das Prinzip gemäß Fig. 2, jedoch an entgegengesetzter

Stelle wie in Fig. 2 verwirklicht;

Fig. 6 eine Ausführungsform der Erfindung mit Rädern;

Fig. 7 eine Ausführungsform mit Gleit- oder Rollschienen und

Fig. 8 eine Ausführungsform, bei der Blattfedern zur Anwendung

gelangen.

Bei dem bekannten Leuchtturm gemäß Fig. 1, der als stählernes Gebilde gefertigt ist, ist keinerlei Einrichtung zum Isolieren von Schwingungen vorgesehen. Im oberen Teil 1 des Leuchtturms sind Lichtquellen und ggfs. Mannschaftsräume angeordnet. Das untere Teil 2 des Leuchtturms ist in den Meeresboden getrieben, wobei die Verbindung mit dem oberen Teil 1 starr ist. Das den oberen Teil 1 mit dem unteren Teil 2 verbindende Rahmenrohr ist auf der Höhe der Wasserlinie bzw. der Wasseroberfläche verjüngt ausgebildet, um die durch Eis 2a hervorgerufenen Kräfte zu reduzieren.

Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Ausführungsform der Erfindung, angewendet bei einem stählernen Leuchtturm oder einer Bake. Der obere Teil 1 der Vorrichtung ruht auf dem unteren Teil 2 und ist hierauf mittels eines gelenkigen oder flexiblen Parallelogramms 3 gelagert. Die Zentrierung des oberen Teils 1 in Bezug auf das untere Teil 2 ist mittels einer Feder

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vorgesehen; falls erforderlich, kann in Verbindung mit der Feder 4 ein Stoßdämpfer 5 vorgesehen sein. Die Feder 4 muß in Verbindung mit dem Lenkerparallelogramm 3 ausreichend steif sein, um die statische Stabilität zu gewährleisten, wenn der Schwerpunkt des oberen Teils 1 oberhalb des Lagerungspunktes der Verbindungsstelle angeordnet ist. Die Horizontalbewegung des oberen Teils 1 wird durch einen Ring 6 begrenzt, indem dieser im Extremfall gegen das Rahmenrohr des unteren Teils 2 gedrückt wird. Der Parallelogramm-Mechanismus 3 hält den oberen Teil 1 in vertikaler Stellung; falls erwünscht, kann, um die sich aus der Neigung des unteren Teils 2 ergebende Wirkung, wenn dieses durch Schwingungen gebogen wird, zu beseitigen, das Parallelogramm 3 etwas trapezförmig gestaltet werden, indem der Abstand zwischen den Anlenkpunkten im oberen Teil 1 verringert wird.

Fig. 3 zeigt eine praktische Ausführungsform eines Lenkerparallelogramm-Mechanismus, mittels dem gleichzeitige Bewegungen in sämtlichen horizontalen Richtungen ermöglicht werden . Aus Fig. 3 ist die erforderliche minimale Anzahl von Parallelogrammlenkern ersichtlich, d. h. es sind mindestens drei Lenkerstangen 3 erforderlich, jedoch kann deren Anzahl auch höher sein. Im übrigen sind aus der Ausführungsform gemäß Fig. 3 die gleichen Elemente 1-6 gemäß Fig. 2 ersichtlich. Es ist selbstverständlich möglich, auch noch auf andere Weise, als in Fig. 2 und 3 dargestellt, einen Parallelogramm-Mechanismus, Federn und Stoßdämpfer anzuwenden und zu positionieren.

Aus Fig. 4 ist eine andere Art und Weise der Aufteilung bzw. Unterbrechung eines Leuchtturms oder einer Bake ersichtlich, und zwar derart, daß das obere Teil 1 mittels elastischer Lenkerstangen 11 durch das untere Teil 2 gelagert ist. Wenn sich das obere Teil 1 gegenüber dem unteren Teil 2 bewegt, werden die Lenkerstangen 11 jeweils untereinander gleichförmig gebogen, so daß das obere Teil 1 stets in vertikaler Stellung gehalten wird.

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Gleichzeitig wirken die Lenkerstangen 11 auch als Federn und zentrieren das untere Teil 2 sowie das obere Teil 1 zueinander. Mittels eines Stoßdämpfers 5 werden Stöße absorbiert, und es wird die Horizontalbewegung auch mittels eines Anschlagringes 6 begrenzt.

Fig. 5 zeigt das gleiche Ausführungsprinzip wie Fig. 2, mit der Ausnahme jedoch, daß die Feder 4, der Stoßdämpfer 5 und der als Bewegungsbegrenzer dienende Anschlagring 6 in Verbindung mit den oberen Enden der angelenkten Stangen 3 angeordnet sind. Selbstverständlich kann hierbei auch das Prinzip gemäß Fig. 4 angewendet werden, wobei dann die entsprechenden Plazierungen vorgesehen werden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Aufteilung eines Leuchtturms oder einer Bake derart, daß die Horizontalbewegung zwischen oberem Teil 1 und unterem Teil 2 mittels Rädern 7 ermöglicht wird, die sich auf jeweils rechtwinklig zueinander angeordneten Schienen bewegen können. Die Bewegung wird mittels einer Feder 4 zentriert. Zur Begrenzung der Bewegung können außerdem ein Stoßdämpfer sowie Anschläge 8 vorgesehen sein.

Bei der aus Fig. 7 ersichtlichen abgewandelten Ausführungsform sind die sich auf Schienen bewegenden Räder 7 gemäß Fig. 6 durch eine genutete Gleitschiene 9 oder durch eine Walzen- oder Kugelverschiebeschiene 10 ersetzt. Sowohl die Räderschienen gemäß Fig. 6 als auch die Nutenschienen 9 oder Rollschienen 10 gemäß Fig. 7 können in geeigneter Weise gekrümmt verlaufend ausgebildet sein, um Neigungen des oberen Teils 2 der Leuchtturmkonstruktion zu beseitigen, die sich aufgrund der Bewegung des unteren Teils 1 ergeben.

Bei der aus Fig. 8 ersichtlichen Ausführungsform ist die Zentrierfeder 4 durch Blattfedern 12 ersetzt. Auf diese Weise wird aufgrund der ausgezeichneten Dämpfungseigenschaften von Blattfedern ein weiterer Vorteil erzielt, so daß ein Stoßdämpfer 5 nicht erforderlich ist. Die Horizontalbewegung wird im übrigen mittels Gummidämpfern 13 begrenzt.

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Das beschriebene "Aufteilungs" -Prinzip kann im übrigen auch auf andere Pfeiler- oder Säulenkonstruktionen angewendet werden, bei denen ein bestimmter Abschnitt gegenüber Vibrationen isoliert werden soll.

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Claims

J CL ft η FNACHGEREIOHTj Patentansprüche

1.) Vorrichtung in Form eines Leuchtturms, einer Bake oder dgl., die am Meeresboden oder einer entsprechenden Pfeilerkonstruktion befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Teil (1) der Vorrichtung zur Isolierung gegenüber Schwingungen in unstarrer Verbindung mit dem unteren Teil (2), das Schwingungen erzeugenden Kräften unterworfen ist, vorgesehen und daß die Vorrichtung in entsprechender Höhe unterbrochen ausgebildet ist, wobei das obere Teil (1) derart auf dem unteren Teil (2) angeordnet ist, daß es hierauf mittels Gleitschienen, Rollschienen, Rädern, einem flexiblen oder gelenkigen Lenkermechanismus, elastischen Lenkerstangen oder einem entsprechenden flexiblen Mechanismus gelagert ist, so daß das untere Teil (2) etwa horizontal gegenüber dem oberen Teil (1) bewegbar und das obere Teil (1) in etwa vertikaler Stellung gehalten ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalbewegung des oberen und des unteren Teils (1, 2) unabhängig voneinander durch ein flexibles oder gelenkiges Parallelogramm (3) ermöglicht ist, so daß die beiden Teile (1, 2) der Vorrichtung zueinander mittels wenigstens einer Feder (4) zentriert sind, daß Stöße durch wenigstens einen Stoßdämpfer (5) absorbiert sind und daß die Bewegung mittels eines Ringes (6) oder eines entsprechenden Anschlagelementes begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung zwischen dem oberen Teil (1) und dem unseren Teil (2) mittels elastischer Lenkerstangen (11) ermöglicht ist, die gleichfalls die beiden Teile (1, 2) zentrieren und das obe,*e Teil (1) etwa vertikal halten, \\ Stöße durch wenigstens einen Stoßdämpfer (5) absorbiert sind und die

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Bewegung mittels eines Rings (6) oder eines entsprechenden Anschlagelementes begrenzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (6) oder dgl. die Horizontalbewegung begrenzende Einrichtung in Verbindung mit der Aufteilun gseinrichtung zwischen dem oberen Teil (1) und dem unteren Teil (2) vorgesehen ist, so daß der Ring (6) oder dgl. Einrichtung eine Überlastung des Verbindungsmechanismus verhindert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung zwischen dem oberen Teil (1) und dem unteren Teil (2) mittels Rädern (7) ermöglicht ist, die auf zueinander etwa rechtwi nklig angeordneten Schienen bewegbar sind, daß die beiden Teile (1, 2) mittels wenigstens einer Feder (4) zentriert sind und daß die Relativbewegung durch endseitige Anschläge (8) begrenzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalbewegung der beiden Teile (1, 2) relativ zueinander mittels Gleitschienen (9) oder Rollschienen (10) ermöglicht ist, daß die beiden Teile (1, 2) mittels Federn (4 ) zentriert sind und daß die Relativbewegung mittels endseitiger Anschläge (8) begrenzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung einer Relativbewegung zwischen den beiden Teilen (1, 2) Blattfedern (12) vorgesehen sind, die gleichfalls als Stoßdämpfer wirken, während die Relativbewegung durch Gummidämpfer (13) oder dgl. Einrichtungen begrenzt ist.

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