DE2518548B2 - Trossenhalteeinrichtung mit Trossenzugkraftmessung für Schiffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trossenhalteeinrichtung für Schiffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Insbesondere bei der Vertäuung oder Verankerung großer Schiffe, wie Großtanker (VLCC, very large crude oil carrying tankers), die in jüngster Zeit bis Größenordnungen von 250 000 t gebaut werden, ist die Verwendung einer Vielzahl von Trossen erforderlich, die im wesentlichen auf gleichen Trossenzug gespannt sein sollten, damit im Falle einer Zugänderung, beispielsweise aufgrund sich ändernder Windkraft, von Wasserströmungen oder Gezeiten oder von Schwerpunktänderungen beim Lade- und Entladevorgang der zusätzliche Trossenzug von sämtlichen Trossen aufgenommen wird und in zuverlässigen Grenzen bleibt. Gerade bei derartigen, sehr großen Wasserfahrzeugen kann ein Trossenbruch zum unrechten Moment zu sehr schwerwiegenden Unfällen führen.

Es ist bekannt, den Trossenzug mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen zu messen, die an den Trossenhalteeinrichtungen angebracht sind und deren Ausgangs-Meßergebnis eventuell über eine Auswerteschaltung an Anzeige- und Registriergeräte geliefert wird. Gemäß dem Stand der Technik (DE-OS 23 21488) befinden sich die Dehnungsmeßstreifen in Trosscnzugrichtung ausgerichtet an den Seitenflächen von Backenplatten, die parallel verlaufend einen Trossenhaken mit einem Hakenfundament verbinden, indem sie jeweils über einen Bolzen am jeweils anschließenden Bauteil gelagert sind. Die Dehnungsmeßstreifen zeigen hierbei die Zugbeanspruchung in den Backenplatten und damit den Trossenzug an. Anstelle de? ausgerichteten Dehnungsmeßstreifen kann auch eine Rosette aus Dehnungsmeßstreifen angebracht sein. Beim Stand der

ίο Technik erweist es sich jedoch als nachteilig, daß die angebrachten Dehnungsmeßstreifen sehr empfindlich bezüglich einer Beschädigung sind, die insbesondere beim rauhen Hafenbetrieb leicht eintreten kann, und außerdem in den Backenplatten vorhandene Biegebeanspruchungen Fehlmessungen ergeben könnea

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Dehnungsmeßstreifen an einer geschützten Stelle der Trossenhalteeinrichtung unterzubringen, ohne dabei auf den Vorteil einer Ausrichtung der Dehnungsmeßstreifen in Richtung des Trossenzuges verzichten zu müssen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst Durch die Festlegung der Drehlage des Bolzens hinsichtlich des zu erwartenden Trossenzuges ist die Unterbringung der Dehnungsmeßstreifen am Bolzen, der beispielsweise der Bolzen zwischen dem Trossenhaken und den Backenplatten oder auch der Bolzen zwischen den Backenplatten und dem Hakenfundament sein kann, möglich, wobei die Scherbeanspruchung des Bolzens überwacht wird. Hierbei ergibt sich eine leichte Nachrüstbarkeit des betreffenden Bolzens im Fall einer Beschädigung, da Justierung und Eichung in Bezug zum nachgerüsteten Bolzen bereits in der Fabrik vorgenommen werden können.

Vorzugsweise sind zwei Paare von Dehnungsmeßstreifen einander genau diametral gegenüberliegend an dem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Scherbereich des Bolzens vorgesehen. Ferner können vorzugsweise auch an beiden einen kleineren Durchmesser aufweisenden Scherbereichen des Bolzens mindestens je ein Paar von Dehnungsmeßstreifen vorgesehen sei". Diese Ausführungen ermöglichen eine erhöhte Meßgenauigkeit bei an sich bekannter Einbeziehung der Dehnungsmeßstreifen in eine Brückenschaltung, insbesondere werden Störsignale durch Biegungen usw. kompensiert. Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung jedes Paar von Dehnungsmeßstreifen an einer abgeflachten, ebenen Fläche des einen kleineren Durchmesser aufweisenden Scherbereichs des Bolzens angebracht sein, so daß bei einer eventuellen Nachrüstung die richtige Einbaulage des Bolzens auch für den Nichtfachmann klar erkennbar ist, weitestmöglich klare Formänderungsverhältnisse vorliegen und die Dehnungsmeßstreifen optimal geschützt sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer TrossenhalteeinfiehtUng;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine teilweise in Einzelteile aufgelöste Darstellung eines in Fig. I

fi5 dargestellten Bolzens mit symbolisch angedeuteten Dehnungsmeßstreifen;

F i g. 3A und 3B eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht des Bolzens nach F i g. 2;

Fig.3C und 3D Schaltpläne von Dehnungsmeßstreifen an dem Bolzen nach F i g. 2, wobei die Streifen in Form einer Wheatstone'schen Brocke geschaltet sind; und

Fig.4 einen Axialschnitt durch den Bolzen nach F j g. 2 im Falle einer Beanspruchung.

Gemäß F i g. 1 ist ein mit einer Bohrung 3 versehenes Bolzenlager in einem Hakenfundament 2 durch einen nicht gezeigten Bolzen drehbar gelagert, welches seinerseits an einem Kai oder Pier, einem Anlegeplatz oder einem Schlepper angebracht ist Ein Bolzen 4 aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metall ist in einem Lager 5 des Bolzenlagers. 1 gelagert und erstreckt sich durch Bohrungen 6 in seitlichen Backenplatten 7 hindurch, welche auf jeder Seite des Bolzenlagers angeordnet sind. Die Backenplatten 7 sind durch teilweise mit Gewinde versehene Abstandshaltesläbe 8, welche mittels Schraubenmuttern 9 gesichert sind, in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten. Ein weiterer Bolzen 10 ist durch Öffnungen 11 in den Backenplatten 7 hindurchgeführt und in einem Lager 12 eines Trossenhakens 13 gelagert, der die dargestellte Form oder auch Rollenform oder dergleicbf-i haben kann. Ein mittels Schraubenmuttern 15 befestigter Auslösemechanismus 14 ist zwischen den Backenplatten 7 angeordnet, um die Schlinge einer nicht dargestellten, über den Trossenhaken 13 geführten Trosse im Notfall schnell zu lösen.

Während des Betriebs wird die gesamte Zugkraft der Trosse fiber den Trossenhaken 13 und die Backenplatten 7 sowie über den Bolzen 4 auf das Bolzenlager 1 des Hakenfundaments 2 übertragen; infolgedessen ist der Bolzen 4 einer Scherbeanspruchung an den beiden, nachfolgend als Scherbereiche 25 bezeichneten Übergangsstellen zwischen den Backenplatten 7 und dem Bolzenlager 1 ausgesetzt Mittels einer Sicherungsplatte 16 ist der Bolzen 4 an der Außenfläche einer der Backenplatten 7 festgelegt und gesichert wodurch eine relative Drehung des Bolzens 4 bezüglich der Backenplatte 7 verhindert ist

Die Scherbeanspruchung an und in dem Bolzen 4 unter der Wirkung der Trosse wird mittels vier Paaren von Dehnungsmeßstreifen 17, 18; 19, 20; 21, 22; 23, 24 überwacht (siehe F i g. 2, 3A und 3B), welche an der Außenfläche des Bolzens 4 an den beiden Scherbereichen 25 zwischen den Backenplatten 7 und dem Bolzenlager 1 angebracht sind. Die Dehnungsmeßstreifen 17,18 und 19,20 sind an der Oberfläche des Bolzens 4 unter einem Winkel von 190° bezüglich der Streifen 21, 22 und 23, 24 angeordnet. Vor der Anbringung der Dehnungsmeßstreifen wird der Bolzen entlang seines Umfanges an den Scherbereichen 25 dünner gemacht, um dadurch einen Querschnitt zu schaffen, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Auflagefläche des Bolzens in seinem Bolzenlager 1 und in den durch die Bohrungen 6 in den Backenplatten 7 gebildeten Lagern, um dadurch direkte Druckbeanspruchungen durch die Backenplatten 7 und das Bolzenlager 1 auf die Dehnungsmeßstreifen an den dünner gemachten Scherbereichen 25 auszuschalten.

Zwei Paare von diametral einander gegenüberliegenden und parallelen ebenen, glatten Flächen 26 sind in den dünner gemachten Scherbereichen 25 durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet; auf diesen ebenen Flächen sind die Dehnungsmeßstreifen angebracht. Vor der Sicherung mittHs der Sicherungsplatte 16 wird der Bolzen 4 bezüglich der Backenplatten 7 so ausgerichtet, daß die ebenen Flächen 26; nd damit die Dehnungsmeßstreifen parallel zu der Wirkungslinie der ausgeübten Beanspruchung verlaufen.

In dem Bolzen 4 verlaufen eine Bohrung 27 in axialer Richtung sowie Hilfsbohrungen 28 von der axialen Bohrung 27 zu den Stellen, wo die Dehnungsmeßstreifen angebracht sind (siehe F i g. 3B). Die Dehnungsmeßstreifen 17 bis 24 sind in Form einer Wheatstone'schen Brücke geschaltet und miteinander verbunden, wie in F i g. 3C dargestellt ist; nicht dargestellte Verbindungs-ο leitungen sind durch die Bohrungen 27 und 28 geführt

An einer an einem Ende des Bolzens 4 befestigten Abdeckplatte 30 ist eine Steckerverbindung 29 vorgesehen, über welche eine Eingangsspannung zu elektrischen Anschlüssen 31 und 32 der Wheatstone'schen Brücke zugeführt werden kann, während das Ausgangssignal von der Whealstone'schen Brücke an Anschlüssen 33 und 34 abgenommen wird.

Nicht dargestellte Schutzplatten, beispielsweise aus Metall, welche die Dehnungsmeßstreifen abdecken, können vorgesehen und mittels Schrauben befestigt sein, welche in mit entsprechenden G- -vinden versehene Bohrungen 35 eingeschraubt sind.

Wenn eine mechanische Zugkraft von einer Halteoder Schlepptrosse auf den Trossenhaken 13 (Fig. 1) ausgeübt wird, dann wird der Bolzen 4 durch die sich ergebende Scherbeanspruchung so verformt wie es in F i g. 4 dargestellt ist; diese Verformung ist proportional der auf den Haken ausgeübten Zugkraft Der elektrische Widerstand der Dehnungsmeßstreifen 17 bis 24 und damit das elektrische Ausgangssignal der Wheatstone'schen Brücke ändern sich ebenfalls, so daß auf diese Weise der Trossenzug in der an dem Trossenhaken 13 angebrachten Trosse gemessen werden kann.
Da der Bolzen 4 an den Backenplatten 7 gehaltert und gesichert ist bleiben die Wirkungsebenen der Dehnungsmeßstreifen parallel zu der Wirkungslinie der ausgeübten Belastung, auch wenn sich die Beanspruchungsrichtung bezüglich einer Trosse ändert
Die Verwendung von vier Paaren von Dehnungrmeßstreifen ergibt eine geringe Empfindlichkeit der Brückenschaltung für solche Beanspruchungsänderungen, die im Hinblick auf die zu messende Zugkraft unerheblich und irrelevant sind, beispielsweise für eine axial wirkende Spannung, für einen radialen Druck oder für Biegemomente im Bolzen selbst; bei Verwendung von nur zwei Paaren von Dehnungsmeßstreifen dürften diesbezüglich die Ergebnisse weniger günstig sein.

Wenn sehr lange Kabel oder Verbindungsleitungen erforderlich sind, um die Einrichtung mit einer das elektrische Ausgangssignal anzeigenden Einrichtung zu verbinden, kann ein Verstärker 36 in einem Hohlraum 37, der an einem Ende des Bolzens 4 ausgebildet ist, an der Innenfläche der Abdeckplatte 30 befestigt sein. Der Verstärker dient einer stabilen Niederspannungs-Speisung der zur Wheatstone'schen Brücke geschalteten Dehnungsmeßstreifen und verstärkt die Ausgangsspannung der BrUckenschaitung, so daß ein Signal, welches genau der Ausgangsspannung der Brückenschaltung entspricht, an einer Anzeigerichtung unabhängig von der Kabellänge unci unabhängig von unerwünschten elektrischen Rauschsignalen erhalten wird.

Vor dem Einpassen der Abdeckplatte 30, welche auf den Bolzen aufgeschraubt und gegebenefifalls mittels eines nicht dargestellten O-Rings an dem Bolzen

b^r> abgedichtet ist, kann der Hohlraum 37, in welchem der Verstärker untergebracht ist, beispielsweise mit Transformatorenöl gefüllt werden, wobei der Zugang zu der Bohrung 27 vorher mittels Gießharz u. ä. abgedichtet

worden ist. Der Verstärker 36 und der Hohlraum 37 sind jedoch in vielen Anwendungsfällen nicht erforderlich.

Die Scherbeanspruchung kann ebenso wie am Bolzen 4 auch am Bolzen 10 gemessen werden, welcher dann so ausgebildet und ausgeführt sein würde, wie der vorbeschriebene Bolzen 4, welcher dann seinerseits ein herkömmlicher Bolzen wäre.

Ist der Trossenhaken 13 anstatt als Haken gemäß Fig. I als Halte- oder Vertäurolle ausgebildet, so besteht der einzige Unterschied im Aufbau darin, daß eine herkömmliche Rollenanordnung, um welche die Trosse herumgeführt ist, den Trossenhaken 13 nach Fig. I ersetzt; einer der beiden Bolzen kann dann auch hier wieder wie der Bolzen 4 na;h Fig. 2, 3A und 3B ausgebildet sein, im übrigen weist jedoch die Rolle den herkömmlichen Aufbau auf. Die Rolle kann auch eine Windentrommel mit einem Bolzen in ihrem Bremsbak· kenlager-Verbindungsteil oder eine Halte- bzw. Vertäu-

ί durchführung mit einer Ketten- oder Kabelsperrung bzw. einem entsprechenden Stopper mit einem Gelenkbolzen sein. Es ist dann der herkömmliche Bolzen durch den Bolzen 4 ersetzt, wie er beispielsweise in F i g. 2, 3A und 3B dargestellt ist, während im übrigen die

in Einrichtungen den herkömmlichen Aufbau aufweisen.

Ein Halte- oder Vertäuschäkel kann in analoger Weise abgeändert werden, d.h. sein Bolzen wird mit Dehnungsmeßstreifen in entsprechender Weise versehen, wie in den F i g. 2,3A und 3B dargestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunpen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Trossenbalteeinrichtung mit Trossenkraftmessung für Schiffe, mit einem Trossenhaken und einem Hakenfundament, zwischen denen Backenplatten verlaufen, die am Hakenfundament verschwenkbar gelagert sind und den Trossenzug vom Trossenhaken auf das Hakenfundament Ober wenigstens einen quer zwischen den Backenplatten angeordneten, auf Scherung beanspruchten Bolzen fibertragen, und mit an eine elektrische Schaltung zum Angeben des Trossenzuges anschließbaren Dehnungsmeßstreifen, deren Ausrichtung in Bezug zur Richtung des in die Trossenhalteeinrichtung eingeleiteten Trossenzuges räumlich festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4; 10) umdrehungsmäßig relativ zum Trossenhaken (13) festlegbar ist und wenigstens in einem Scherbereich (25) einen gegenüber seinem Durchmesser an den Lagerflächen verminderten Durchmesser aufweist, an dsm mindestens ein Paar Dehnungsmeßstreifen (17, 18; 19,20; 21,22j ?3,24) angeordnet ist.

2. Halteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Dehnungsmeßstreifen (17,18 und 21,22; 19,20 und 23,24) einander genau diametral gegenüberliegend an dem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Scherbereich (25) des Bolzens (4; 10) vorgesehen sind.

3. Halteeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden einen kleineren Durchmesser aufweisenden Scherbereichen (25) des Bolzens (4; 10) mindestens je ein Paar von Dehnungsmeßstreifen (17,18; 19,20; 21, 22; 23, 24) vorgesehen ist

4. Halteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, d,V" jedes Paar von Dehnungsmeßstreifen (17, 18; 19, 20; 21, 22; 23, 24) an einer abgeflachten, ebenen Fläche (26) des einen kleineren Durchmesser aufweisenden Scherbereichs (25) des Bolzens (4; 10) angebracht ist.