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Beschreibung Fender mit hohlem Querschnitt Es sind Fender mit bogenförmigem
hohlen Querschnitt bekannt, die eine als Anlegefläche für ein Schiff vorgesehene
bogenförmige Anlegewand und ein Paar Seitenwände aufweisen, die mit der Anlegewand
verbunden sind und in Richtung einer zum Befestigen des Fenders an einer Kaimauerkonstruktion
vorgesehenen Befestigungsfläche divergieren. Bekannt sind auch Fender mit hohlem
Querschnitt in Gestalt eines Trapezes, insbesondere eines gleichschenkligen Trapezes,
deren Anlegewand eben ist.
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Diese Fender mit hohlem Querschnitt finden weitverbreitete Anwendung.
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In den letzten Jahren ist ein rasches Ansteigen der Schiffsgröße
festzustellen. Da besonders große Schiffe beim Anlegen eine gewaltige kinetische
Energie freisetzen, bedarf es zur Schonung des Schiffsrumpfes und der Anlegekonstruktion
eines wirksameren Dämpfungsmittels.
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Zur Aufnahme der Stoßenergie, die während des Anlegens eines Schiffes
freigesetzt wird, wird beim vorgenannten herkömmlichen
Fender mit
hohleMLQuerschnitt hauptsächlich eine Biegeverformung der beiden Seitenwände ausgenutzt.
Die Aufnahmeenergie je Einheit der Reaktionskraft ist daher nichtgroß genug.
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Erhöht man die Aufnahmeenergie, erl-ilt man einen Fender mit unnötig
große Abmessungen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Fenders mit hohlem Querschnitt
zum wirksamen Schutz der verhältnismäßig dünnen Außenhaut des Rumpfes eines großen
Schiffes, das eine beträchtliche Trägheitskraft zu entwickeln vermag. Der Fender
soll weiterhin zur Erzielung einer großen Aufnahmeenergie je Einheit der Reaktionskraft
eine erhöhte Stoßaufnahmeenergie aufweisen.
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Diese Aufgabe ist bei einem Fender mit hohlem Querschnitt erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß ein Profil-Hauptteil aus Kautschuk oder kautschukähnlichem elastischem
Material aus einem Paar Sei. tenwände von jeweils großer Dicke, die in einer Hauptwirkungsrichtung
der Anlegelast divergieren, Befestigunf flanschen, die an den im größten Abstand
voneinander befindlichen Enden der Seitenwände angeordnet und mit diesen einstückig
ausgebildet sind, untd aus einer die oberen Enden den Seitenwände miteiNdnder verbindenden
und mit diesen einstückig ausgebildeten Anlegerwand mit ebener Anlegefläche zusammengesetzt
ist, die verhältnismäßig dick ist und eine längsgerichtete Schwächung aufweist,
die die Steifigkeit der Anlegewand in der Breitenrichtung unterbricht und in einem
anfänglichen Wirkungsstadium der Anlegelast eine Verlagerung der Oberfläche der
Anlegewand in Richtung auf den längsgerichteten Bereich, in dem die Steifigkeit
der Anlegewand unterbrochen ist, zusammen mit einer Biegeverformung der Seitenwände
bewirkt, sowie an beiden Seitenkanten durch nach außen vorspringende, mit den Seitenwänden
verbundene Schulterteile verstärkt ist ,um in diesen Bereichen eine höhere Biegefestigkeit
zu erreichen, damit sich die Seitenwä nde im letzten Wirkungsstadium der Anlegelast
einfaltend verformen.
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Im allgemeinen sind die Parameter derartiger Fender auf deren Anbauhöhe
H bezogen, die dem Abstand zwischen der Befestigungsfläche und der Anlegefläche
der Anlegewand entspricht. Beim Fender nach der Erfindung beträgt die mittlere Dicke
jeder Seitenwand zwischen 0,25 und 0,35 H, die Dicke des Befestigungsflansches,
in den eine Kernplatteeingebettet ist, zwischen 0,1 und 0,12 H. Im allgemeinen ist
die Dicke der Anlegewand mit einem beliebigen Wert gewählt, der jedoch zwischen
der mittleren Dicke jeder Seitenwand und der Dicke des Befestigungsflansches liegt.
Um die Größe der Verlagerung zu erhöhen, wird jedoch darauf geachtet, die Anlegewand
beträchtlich dünner zu machen als die mittlere Dicke der Seitenwand. Grund hierfür
ist, daß zur Aufnahme der beim Anlegen auftretenden dynamischen Energie die Biegeverformung
nur der Seitenwände ausgenutzt wird.
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Uber die Verlagerung oder Verdrängung, die auftritt, wenn ein Fender
einem Schiffsstoß ausgesetzt wird, d.h. über die verschiedenen Verformungen, die
während des durch die Belastung eines anlegenden Schiffes ausgelösten Verformungsspiels
durch Einfaltung entstehen, wurden systematische Untersuchungen angestellt. Dabei
hat sich bei einem Fender mit hohlem Querschnitt, in dessen verhältnismäßig dicker
Anlegewand eine Längsnut ausgebildet ist, die in deren Längsmittelachse verläuft,
herausgestellt, daß, wenn die Anlegewand mit der vertikal verteilten Last beaufschlagt
wird, e ine 0 eine Oberflächenverlagerung der Anlegewand in Richtung auf die Längsnut
zusammen mit den Biege- und Durchbiegungsverformungen der Seitenwände erzeugt wird,
bis die sich gegenüberliegenden Wände der Längsnut sich zusa=engeschlossen haben.
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Ausgehend von der vorgenannten Erkenntnis wurde die Erfindung mit
Vorteil dahingehend ausgestaltet, daß die Biegeverformung der Anlegewand und die
Durchbiegungs- und Faltungsverformungen der Seitenwände nacheinander auftreten,
und daß solche an entsprechenden Teilen des Fenders sich einstellende
verschiedene
Verformungen ausgenutzt werden, wodurch sich eine bedeutende Verbesserung der Energieaufnahmeeigenschaft
des Fenders ergibt.
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Durch das Vorhandensein der in der Anlegewand des erfindungsr gemäßen
Fenders ausgebildeten Längsnut ist es möglich, über der ganzen Länge der Anlegewand
die in der Breitenrichtung sich auswirkende Steifigkeit der Anlegewand auf einer
Strecke zu unterbrechen, die gleich ist der Breite der Längsnut. Die Oberflächenverlagerung
oder -verdrängung der Anlegewand . in Richtung auf die Längsnut tritt daher ein,
sobald der Fender dem Schiffsstoß ausgesetzt ist.
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Die längsgerichtete Unterbrechung der Steifigkeit der Anlegewand läßt
sich nicht nur mit der Längsnut erreichen, sondern auch mit einer entlang der Längsmittelachse
der Anlegewand verlaufenden Reihe von Vertiefungen oder Löchern, die in der Anlegewand
und'getrennt voneinander ausgebildet sind.
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Um während der Verformung des Fenders eine plötzliche Änderung der
Reaktionskraft zu vermeiden, muß sich die Oberflächenverlagerung der Anlegewand
in Richtung auf die Längsnut so lange fortsetzen, bis die sich gegenuberliegendenWände
der Längsnut sich durchbiegen und dann einfalten und bis sich die Seitenwände nachfolgend
durch Einfaltung verformen. Es hat sich herausgestellt, daß sich eine solche plötzliche
Änderung der Reaktionekraft durch Verstärkungen an beiden Seiten der Anlegewand
vermeiden lassen, d.h. durch nach außen vorspringende Schulterteile der Anlegewand,
die zur Erhöhung ihrer Biegefestigkeit mit den Seitenwänden verbunden sind.
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Eine solche Verstärkung läßt sich mit einer Rechteckschulter areichen,
wobei beide Seitenkanten der Anlegewand über einer Länge, die im wesentlichen gleich
ist der mittleren Dicke der Seitenwände, rechtwinklig zur Oberseite derAnlegewand
verlaufen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer vorgezogenen
Rundschulter, wobei die Schulterteile zur Erzielung einer größeren Dicke nach außen
vorgezogen sind.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer
Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausbildungsform
eines Fenders nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Fender nach
der Erfindung, Fig. 3 ein Diagramm mit Kennlinien zur vergleichenden Erläuterung
des Verhältnisses zwischen der Reaktionskraft und der Verformung von Fendern, und
Fig. 4 bis 8 Querschnitte durch verschiedene abgewandelte Ausbildungsformen nach
der Erfindung.
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In den Figuren sind mit 1 und 1' Seitenwände von jeweils großer Dicke,
mit 2 und 2' Befestigungsflansche und mit 3 eine Anlegewand bezeichnet. Jeder der
Befestigungsflansche 2,2' weist eine darin eingebettete oder daran befestigte (nicht
gezeichnete) Verstärkungsplatte aus Eisen auf.
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Die Anlegewand 3 besitzt eine verhältnismäßig große Dicke, die etwas
kleiner ist als die mittlere Dicke jeder der Seitenwände 1,1'. Wird die Anbauhöhe
des Fenders mit H angenommen, dann kann die Dicke der Anlegewand . 3 vorzugsweise
0,20 bis 0,30 H betragen, während die mittlere Dicke der Seitenwände 1,1' vorzugsweise
zwischen 0,25 und 0,35 H ausmachen kann.
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Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiel weist die Anlegewand 3
zur Unterbrechung ihrer Steifigkeit eine Längsnut 5 auf, die eine Anlegefläche 4
in zwei gleiche Flächenteile unterteilt und entlang einer Längsmittelachse der Anlege-Wand
3 verläuft. Die Breite der Längsnut 5 kann vorzugsweise
zwischen
0,15 und 0,25 H, ihre Tiefe vorzugsweise zwischen 0,20 und 0,30 H betragen.
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Eine Basis 7 der Längsnut 5 kann im Querschnitt vorzugsweise halbrund
ausgeführt sein. Die Dicke der Basis 7 kann mit der Maßgabe, daß infolge wiederholter
Durchbiegungen kein ErmUdungsbruch auftritt, so gering wie möglich gewählt sein,
beispielsweise in der Größenordnung von 0,11 bis 0,14 H.
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In dem unmittelbar unter der Längsnut 5 liegenden Bereich vpn deren
Basis 7 kann eine der Längsnut 5 abgewandte Fläche mit einer Tiefe von ungefähr
0,10 H konkav ausgebildet sein.
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Diese konkave Fläche wölbt sich erst dann vor, wenn die Oberflächenverlagerung
oder -verschiebung der Anlegewand 3 beendet ist, und verhindert daher eine Verkürzung
bzw. Verkleinerung des auf eine Befestigungsfläche 6 gerichteten Verformungsspiels
des Fenders.
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Die Basiswand 7 der Längsnut 5 ist durch zur Befestigungsfläche 6
hin konkave Flächen an die Innenfläche der Seitenwände 1 und 1' angeschlossen.
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Die Seitenwände 1,1' können in Richtung auf die Befestigungsfläche
6 der Kaimauerkonstruktion so stark divergierend ausgeführt sein, daß jede von ihnen
mit der Befestigungsfläche 6 einen Winkel in der Größenordnung von 750 bildet. Dieser
Neigungswinkel kann vom genannten Wert um # 5° abweichen.
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Jener Teil der Innenfläche jeder Seitenwand 1,1', der sich, von der
Befestigungsfläche 6 ausgehend, bis zu einer Höhe von 0,2 bis 0,3 H erstreckt, kann
mit der Befestigungsfläche 6 einen um etwa 50 größeren Winkel bilden als der übrige
Teil der Innenfläche.
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Der Abstand der am weitesten voneinander entfernten Enden der divergierenden
Seitenwände 1,1' kann an der Innenseite zwischen 0,9 und 1,3 H, an der Außenseite
zwischen 1,5 und2,1 H
betragen. Der Abstand zwischen den Außenkanten
der Befestigungsflansche 2,2' kann in der Größenordnung von 2,0 bis 3,0 H liegen.
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Beide Seitenkanten der Anlegewand 3 können so ausgebildet sein, daß
sie über einer Länge von 0,25 bis 0,35 H zur Anlege fläche 4 rechtwinklig verlaufen
und eine in den Figuren mit durchgezogenen Linien gezeichnete Rechteckschulter 8
bilden.
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Beide Seitenkanten der Anlegewand 3 können auch vorgezogen sein und,
wie in der rechten Zeichnungshälfte der Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angegeben,
eine vorgezogene Rundschulter 9 bilden. Sowohl die Rechteckschultern 8 als auch
die Rund schultern 9 vermögen zur Verbindung der Anlegewand 3 mit den Seitenteilen
1,1' die Steifigkeit jener Schulterteile zu erhöhen.
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Wird die Anlegefläche 4 des Fenders, dessen Befestigungsflansche 2,2'
an der Befestigungsfläche 6 der Kaimauerkonstruktion befestigt sind, mit einer normal
zu ihr gerichteten Last beaufschlagt, steigt die Reaktionskraft bis zu einem bestimmten
Wert steil an, erfährt danach praktisch keine Erhöhung, während nur die Verschiebung
(displacement) oder Dehnung (strain) zunimmt, und steigt schließlich rasch an.
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In Fig. 3 ist anhand von Kennlinien das Verhältnis zwischen der Reaktionskraft
und der Verschiebung oder der Durchbiegung bei Fendern erläutert, wobei eine mit
durchgezogener Linie gezeichnete Kurve A für eine herkömmliche Energieaufnahme-Charakteristik
gilt und eine mit gestrichelten Linien gezeichnete Kurve B das genannte Verhältnis
für einen Fender nach der Erfindung zeigt.
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Wird der Fender nach der Erfindung mit der Anlegelast beaufschlagt,
dann kommt es, gemäß der Kurve B, im Anschluß an die Oberflächenverformung der Anlegewand
3 in Richtung auf
ihre Mittelachse zuerst zu einer Biegeverformung
der Seitenwände 1,1', die, nachdem sich die Längsnut 5 durch Zusammenschließen ihrer
sich gegenüberliegenden Wände geschlossen hat, wie beim herkömmlichen Fender in
eine Durchbiegungsverformung der Seitenwände 1,1' übergeht, welche sich dann durch
Einfaltung verformen, so daß sich, wie durch die schraffierte Fläche unter der Kurve
B angegeben, eine Vergrößerung des Xompressionshubes des Fenders ergibt.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Fender weist somit eine wirksame
Verbesserung der Stoßaufnahmeenergie-Oharakteristik bei nicht abfallender Reaktionskraft
auf. Experimentelle Vergleichsversuche haben zu dem überraschenden Ergebnis geführt,
daß die Stoßaufnahmeenergie-Charakteristik etwa 20% höher als bei herkömmlichen
Fendern liegt, selbst nach langer Betriebszeit.
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Außerdem macht es die Erfindung möglich, die Oberflächenverschiebung
der Anlegefläche 4 der Anlegewand 3, mit der die Verformung des Fendere einhergeht,
in kontinuierlicher Weise herbeizuführen. Als Ergebnis davon wird eine stabile Eompressionsfähigkeit
ohne Ungleichmäßigkeiten stabilisiert, und derartige Ungleichmäßigkeiten werden
50% kleiner als beim herkömmlich ausgebildeten Fender. Zudem ergibt sich über der
Anlegewand 3 eine gegenüber dem herkömmlichen Fender bessere und umgekehrte Spannungsverteilung,
die eine bisher beim herkömmlich ausgebildeten Fender angetroffene Schwäche de s
des Befestigungsflansches ausschalten kann.
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Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausbildungsform des Fenders nach der
Erfindung, bei der die Befestigungsflansche 2,2' nach innen verlängert sind und
dort Verstärkungswulste i0,10' bilden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Fendere nach der Erfindung ist
in Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Beispiel sind die Befe stigungsflansche 2,2' durch
ein Verbindungsteil 12 zu
einem einstückigen Körper miteinander
verbunden. Die Dicke des Verbindungsteils 12 ist etwas geringer als die der Befestigungsflansche
2,2'.
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Sowohl in der in Fig. 4 als auch in der in Fig. 5 gezeigten Ausbildungsform
vermag der Fender eine verbesserte Energieaufnahme-Charakteristik zu entwickeln,
wenn das Schiff nicht senkrecht zur Anlegewand 3 des Fenders anlegt und die Anlegelast
in von der Normalen abweichenden Richtungen an der Anlegefläche angreift.
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Die Verstärkungswulste 10,10' können von der Innenfläche der Seitenwand
1 bzw. 1' um 0,2 bis 0,4 H ausragen, und ihre Höhe, bezogen auf die Befestigungsfläche
6, kann zwischen 0,2 und 0,3 H betragen.
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Die Dicke des Verbindungsteiles 12 kann zwischen 0,01 und 0,04 H betragen.
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Fig. 6, 7 und 8 zeigen gegenüber Fig. 2, 4 bzw. 5 abgewandelte Ausbildungsformen
des Fenders.
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Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 6, 7 und 8 ist die
Gestalt des Fender-Hauptteils in seiner Gesamtheit die gleiche wie bei den Beispielen
gemäß Fig. 2, 4 und 5, jedoch weist bei jedem die Anlegewand 3 Verstärkungsteile
13, 13 von jeweils großer Steifigkeit auf, die beispielsweise aus einer harten Kunstharzfolie,
Eisenplatte o.dgl. hergestellt sind und sich parallel zur Längsnut 5 erstrecken.
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Bei Verwendung der Verstärkungsteile 13 läßt sich die Dicke der Anlegewand
3 verringern. Die aus Eisenplatten hergestellten Verstärkungsteile 13 können in
den elastischen Werkstoff der Anlegewand 3 eingebettet und von diesem überdeckt
sein. In diesem Falle ist die Diole der Anlegewand 3 gerade so ausreichend gewählt,
daß eine Beschädigung des
Schiffsrumpfes durch die freiliegende
Eisenplatte vermieden oder Korrosion der Eisenplatte verhindert wird.
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Ist das Verstärkungsteil 13 aus hartem Kunstharz hergestellt, kann
es auch an der Außenseite der Anlegesa 3 befestigt sein.
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Bei einer Verringerung der Dicke der Anlegewand 3 von t (Fig. 2) auf
t' (Fig. 6) kann sich die Anlegewand 3 um einen Betrag H-t' verstellen, der wesentlich
größer ist als H-t im Beispiel gemäß Fig. 2, so daß sich eine beträchtlich erhöhte
Aufnahmeenergie ergibt.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Fender nach der Erfindung
ein vorteilhaft verbessertes Ausnahmevermögen für die beim Anlegen auftretende Stoßenergie
aufweist, ohne daß damit eine rasche Erhöhung oder Änderung der Reaktionskraft einhergeht,
und daß er mit Vorteil bei Kaianlagenu.dgl.
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für die modernen Schiffsriesen verwendbar ist.
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