DE2837420A1

DE2837420A1 - Festlegevorrichtung

Info

Publication number: DE2837420A1
Application number: DE19782837420
Authority: DE
Inventors: Hiroji Okuda
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-08-28
Publication date: 1979-10-31
Also published as: JPS54142794A; GB2019801A; FR2424181A1; FR2424181B1; JPS5649787B2; DE2837420C2; US4206717A; GB2019801B

Description

DiPL.-CHEM. dr. HARALD STACH

PATENTANWALT 283742Q

ADENAUERALLEE 30 · 2000 HAMBURG 1 · TELEFON (040) 2445 23

Aktenzeichen s Neuanmeldung

Koyo Seiko Company₀ Limited„ Osaka/Japan

Festlegevorrichtung

Bis vorliegende Erfindung bezieht sich auf ©in© Vorrichtung zum Festlegen einer Konstruktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eins Vorrichtung zum Festlegen einer schweren Konstruktion, wie z.B. einem auf dem Wasser schwimmenden Tank,, an ©iner Anlegostelle, Kaimauer o.a.

Wenn ein solcher großer, auf dem Wasssr schwimiasiader Körper mit den entsprechenden Festlegemittel!! gewöhnlich an zwei Punkten an dem Anleger festgemacht ist,, sind di© Festlege= mittel unter der Wirkung von Wind und Wellen auf die Konstruktion sehr großen Kräften ausgesetzt.

Bekannte Festlegevorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem ebenen, starren, dreieckigen Rahmenwerk, wobei die Basis des Dreiecks parallel zu der festzulegendem Konstruktion liegt und an dieser mit zwei Lagern angeleakt ist. Die Spitze des Dreiecks ist über ein Universalgelenk und einen Schaft mit einer Dämpfungseinrichtung am Anleger angebracht. Der Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß seitliche oder schräge Kräfte zu hohen Biegebeanspruchungen im Schaft und in der Dämpfung führen. Dementsprechend müssen für diese besondere Maßnahmen getroffen werden, um diese Kräfte aufzunehmen.

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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Festlegen einer Konstruktion an einer Anlegestelle derart vorzusehen, daß sie einen Versuch zu einer Ortsveränderung der Konstruktion hin zum oder weg vom Pier, in einer seitlichen, vertikalen oder kombinierten Richtung gleich gut ausgleicht.

Außerdem soll die Vorrichtung an der festzulegenden Konstruktion und an der Anlegestelle leicht anzubringen sin.

Diese Aufgabe werden gelöst durch eine Vorrichtung d»r eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird benutzt an jeder von mindestens zwei Stellen zwischen einem Pier oder Kai und der damit festzulegenden Konstruktion, wie z.B. einem im Wasser schwimmenden Tank. Die Vorrichtung umfaßt zwei Universalgelenk-Verbindungen, die entlang der beiden Seiten eines im wesentlichen gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, dessen Basis parallel zu der festgelegten Konstruk« tion liegt. Jede der Universalgelenk-Verbindungen umfaßt einen teleskopischen Schaft, an dessen beiden Enden je ein Universalgelenk vorgesehen ist. Das eine der Universalgelenke wird mit der Konstruktion und das andere Gelenk mit einem geeigneten Teil des Piers verbunden.

Demgemäß werden die Universalgelenke bei der Auf- und Abbewegung der Konstruktion betätigt, während die Schäfte sich teleskopisch ausdehnen oder zusammendrücken lassen, um die Bewegung der Konstruktion hin oder weg vom Pier oder in einer seitlichen Richtung aufzunehmen. Insbesondere erlauben es die zwei Pestlegevorrichtungen vermöge der Ausdehnungs- oder Zusammendrückungsfähigkeit ihrer Universalgelenk-Verbindungen, die Bewegung der Konstruktion in seitlicher Richtung aufzunehmen. Infolgedessen wirken auf die Universalgelenk-Verbindungen an der Spitze des Drei-

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ecks am Pier keine Biegekräfte mehr,, während die Verbindungen zur Konstruktion an der Basis frei von Schubkräften sind.

Der Schaft einer jeden Universalgelenk=Verbindung umfaßt zwei rohrf örmig-e Teile_s von denen das eine in dem anderen gleiten kann, sowie innerhalb des Schaftes auf passenden Mitteln aufgenommene elastische Mittel, die die Rohrteile gegen Zusammendrückung auseinanderzwangen können, wodurch der größte und kleinste Abstand zwischen der Konstruktion und dem Pier einreguliert werden kann. Die elastischen Mittel bewirken ferner die Aufnahme der Bewegung der Konstruktion hin zum oder weg vom Pier oder in seitlicher Richtung.

Auf diese Weise erzeugen die elastischen Mittel eine wirksame Dämpfung der Bewegung der festgelegten Konstruktion und verhindern damit einen Schaden an der Festlegevorrichtung. Die elastischen Mittel umfassen ein© Vielzahl von übereinander angeordneten Tellerfsdern, di© ©insu entsprechenden Vorspannungsdruck auf die Verbindungsanordnung ausüben können, wodurch die Dämpfungswirkumg noch vergrößert wird.

Da die Festlegevorrichtung dieser Erfindung zwei Universalgelenk-Verbindungen umfaßt 9 ist si© besonders einfach gebaut usid einfach an der festzulegenden Konstruktion und an der Amisgestell© anzubringen.

lisitere Vorzüge und Merkmal© dor Erfindung θτ@<βΙ>®ώ. sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den schenaatischexi Zoicnnungsfiguren, in άοηοη di© Erfindung an einem Ausführumgsboispiel erläutert und dargestellt ist ο

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ©ine an einem Anleger festgelegte Konstruktionj

Fig. 2 eine Draufsicht auf ©ine herkömmliche Festlegevor= richtung,

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Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Festlegevorrichtung,

Fig. k eine teilweise vertikal geschnitten© Ansicht einer erfindungsgemäßen Universalgelenk-Verbindung,

Fig. 5

und 6 vergrößerte Ansichten der mit B und C gekennzeichneten Teile der Fig. k,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VIl in Fig. h,

Fig. 8 eine teilweise vertikal geschnittene Ansicht eines Universalgelenkes und

Fig. 9 ein Diagramm der Federkonstanten der elastischen Mittel.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Konstruktion 1 „ z.B. sin im Wasser schwimmender Tank, an zwei Stellen eines Anlegers 2 mit je einer Festlegevorrichtung 3 angebracht. Infolge d©r Einwirkung von Wind und Wellen ist die festgelegte Konstruktion 1 großen Kräften ausgesetzt, die in seitlicher Richtung, hin zum oder weg vom Pier oder auf und ab, wie in der Zeichnung durch x, y oder ζ angedeutet, oder in einer Zusammensetzungsrichtung wirken. Im Hinblick auf die Größe des Rauminhalts und des Gewichtes der Konstruktion 1 ist die Festlegevorrichtung daher sehr großen Kräften ausgesetzt.

Es sind nur wenige Festlegevorrichtungen bekannt, die für große Konstruktionen zu gebrauchen sind. Eine brauchbar erscheinende Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser ist ein dreieckiges Rahmenwerk k mit seiner zur festgelegten Konstruktion 1 parallelen Basis an dieser mit zwei Lagern 5 angelenkt« Ein mit einer Dämpfungseinrichtung 6, die aus einem Gummiteil oder aus übereinander angeordneten Tellerfedern besteht, versehener Schaft 7 ist so an dem Pier angebracht, daß er um ein begrenztes Wegteil d hin zu oder weg von der Konstruktion 1 (Richtung y) gleiten kann. Die Spitze des Rahmenwerks h ist über ein Universalgelsnk

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init dsm Mußsren Ende des Schaftes 7 verbunden.

Da mindestens zwei solcher Fsstlsgevorrichtungsn für die Konstruktion 1 benutzt werden müssen, können Kräfte, die auf die Konstruktion 1 hin zum oder weg vom Pier 2 (Richtung y) oder aufwärts oder abwärts (Richtung z) wirken, durch die Dämpfung 6, dia Lager 5 oder das Universalgelenk 8 abgelenkt und aufgenommen werden; aber ein© in seitlicher Richtung (Richtung x) oder in einer aus ιι_ΰ γ und ζ zusammengesetzten, nämlich schrägen, Richtung wirkende Kraft wird den Schaft 7 oder die Dämpfung 6 großen Biegekräften aussetzen. Dementsprechend müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um den Lagern 5 und der Dämpfung 6 di© erforderliche Festigkeit und Wirkung zu geben» Da es überdies wünschenswert ist„ die Konstruktion mittels einer Festlegevorrichtung mindestens in einem Abstand von zehn Metern von der Kaimauer zu halten ₉ ist der Schaft 7 mit zunehmendem Abstand zunehmenden Biegekräften ausgesetzt, woraus sich zun©hiaende Schwierigkeiten bei der Anbringung der Festlegevorrichtung an der Konstruk» tion ergeben.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine dies© Erfindtang verkörpernde Festlegevorrichtung,, wie si© zwischen ein©r im Was» ser schwiaunendan Konstruktion 1 und einem Pier 2 vorgesehen ist. Die Vorrichtung umfaßt zwei Univorsalgelenk=Yerfoindungen 10, die entlang der beiden Seitora einaa im wosentliehesa gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind,, daasGEi Basis parallel zur Konstruktion 1 liegt. Wie voitsr unten noch im ein« zelnen beschrieben ist, umfaßt jede der Verbindusgen 10 einen teleskopischen Schaft 11 und zwei Universalgelenk© 12, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden des Schaftos 11 angebracht sind. Eines der Universalgelenke 12 ist mit einer Montageplatte 13 an der Konstruktion 1 und das andere Gelenk 12 mit einer Montageplatte 14 am Anleger 2 befestigt«

Die Schaft© 11 dehnen sich teleskopisch aus oder werden zusammengedrückt j, wie durch di© Pfeile A angedeutet ₉ um die Be-

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wegung der Konstruktion 1 hin zum oder veg vom Pier (Richtung y) aufzunehmen, während die Gelenke 1.2 zusammenwirken, um eine Bewegung der Konstruktion 1 in einer Auf- oder Abwärtsrichtung (Richtung z) aufzunehmen. So erlauben die Universalgelenk-Verbindungen 10 Bewegungen der festgelegten Konstruktion in den Richtungen x, y und ζ und in Zusammensetzungen dieser Richtungen und gewähren Sicherheit, selbst wenn die Konstruktion großen Kräften ausgesetzt sein sollte. Zusätzlich erlaubt der in jeder Universalgelenk-Verbindung enthaltene, weiter unten beschriebene Gleitmechanismus eine genügend große Versetzung der festgelegten Konstruktion. Überdies ist die aus zwei Universalgelenk-Verbindungen 10 zusammengesetzte Vorrichtung kompakt gebaut und leicht anzubringen und zu ersetzen.

In der Fig. k und folgende ist die Universalgelenk-Verbindung 10 im einzelnen dargestellt. Der Schaft 11 der Verbindung 10 umfaßt ein äußeres Rohr 15 und ein inneres Rohr i6, das axial gleitbar in das Rohr 15 eingepaßt ist. Zwei in dem äußeren Rohr 15 eingepaßte Manschetten 17 führen das innere Rohr 16 bei der Gleitbewegung. Eine Deckhülse 18, die um das eine Ende des Außenrohres 15 herum passend dieses abdeckt, ist mit seinem äußeren Ende an einem Flansch i6a an dem Innenrohr 16 angebracht. Ein am Innenrand des anderen Endes der Hülse 18 befestigter Dichtungsring 19 ist in Gleitkontakt mit der Außenfläche des Außenrohres 15» mn den Raum zwischen dem Rohr 15 und der Hülse 18 abzudichten und das Innere der Hülse 18 vor Wasser zu schützen. Obwohl das Außenrohr 15 in der dargestellten Form sich aus zwei Segmenten zusammensetzt, kann es auch nur aus einem Stück oder aus mehreren zusammengeschweißten Rohrsegmenten bestehen.

Das Außenrohr 15 hat an seinem äußeren Ende einen Flansch 15a mit einem Federabstützteil 20, das in dem Rohr 15 gleit*- bar eingepaßt ist, und einen nach innen vorspringenden Zvischenflansch 15b. Ein weiteres im Außenrohr 15 gleitbares Federabstützteil 21 hat ein Flanschende 21a, das sich an

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den Zwischenflansch. 15b anlehnt, während das andere Ende an das Ende des Innenrohres i6 anstößt. Zwischen den beiden Abstützteilen 20 und 21 erstrecken sich eine Vielzahl von teleskopischen Haltestäben, die rings herum entlang der inneren Oberfläche des Außenrohres 15 in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Jeder der Haltestäbe besteht aus zwei hohlen Stäben 22 und 23, die der eine in den anderen gleiten können und eine Anzahl von Tellerfedern 2k auf sich aufgereiht tragen. Die Federn 2k üben ihre Kraft axial auf den Schaft 11 über die Abstützteile 20 und 21 aus.

Das in das Flanschteil 15 a des Außenrohres 15 passende Abstützteil 20 hat einen nach innen vorspringenden Flansch 20a. Ein sich zentral durch die Rohre 15 und 16 erstreckender Bolzen 25 ruht mit seinem Kopf auf dem Flansch 20a. Eine sich auf die Endfläche des Flansches 16a des Innenrohres 16 abstützende Mutter 26 ist auf den Bolzen 25 aufgeschraubt. Venn die Mutter 26 weiter angezogen wird, ergibt sich eine entsprechende Vorspannung an den die Tellerfedern 2k umfassenden elastischen Mitteln. Venn die aus den hohlen Stäben 22 und 23 bestehenden Haltestäbe an ihren gegenüberliegenden Enden mit den Abstützteilen 20 und 21 abgedichtet und mit einem passenden Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt werden, können sie auf die Schäfte 11 zur Zusammendrückung ausgeübte Stöße durch die Kompression des Fluids absorbieren (siehe Fig. 6). Wechselweise kann einer der hohlen Stäbe mit einer Öffnung zur Regulierung des Durchflusses des Fluids versehen sein, so daß eine Stoßbeanspruchung oder eine statische Belastung, wenn sie auftreten sollte, das Fluid aus dem einen hohlen Stab durch die Öffnung in den anderen hohlen Stab fließen läßt. Eine derartige Stoßdämpfungsanordnung der üblichen Ausführung kann durchaus von Nutzen sein.

Die Vielzahl von Haltestäben, die übereinander in abwechselnd entgegengesetzter Richtung angeordnete Tellerfedern 2k tragen, sind ringsherum an der Innenfläche des Außenroh-

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res 15 mit gleichem Abstand voneinander angeordnet. Wenn die Mutter 26 auf dem Bolzen 25» der sich zentral durch die Anordnung der Federmittel erstreckt, angezogen wird, erhalten die Federmittel einen Vorspannungsdruck durch die Federabstützteile 20 und 21 und das Innenrohr i6. Die Federmittel sind so entworfen, daß sie eine Federkonstante haben, die entlang der in Fig. 9 dargestellten, die drei Bereiche Ka, Kb und Kc aufweisenden Kurve veränderlich ist. In Fig. 9 ist die Belastung P als Ordinate gegen die Längenveränderung "delta" als Abszisse aufgetragen.

Ka 1st der Bereich, in dem ein bestimmter Vorspannungsdruck durch Anziehen der Mutter 26 auf dem Bolzen 25 erzeugt wer-

tie x*
den kann. Kb ist der Bereich, in Hinblick auf große Kräfte wie sie durch Erdbeben und Wirbelstürme auftreten können, und die dann zu erwartenden Beanspruchungen des Universalgelenks bestimmt wird. Kc ist ein höherer Bereich der Federkonstanten, durch den die Teile der Vorrichtung frei von abnormen Stößen und Belastungen gehalten werden, um einen durch Stöße hervorgerufenen Zusammenprall der gleitenden Teile zu vermeiden, selbst wenn eine Kraft auftritt, die größer ist als die, die durch den konstanten Bereich, entsprechend dem Geltungsbereich b (Fig. k), aufgenommen werden kann. Angenommen, daß der erforderliche Vorspannungsdruck auf der Universalgelenk—Verbindung gleich Fo ist, die auf die Verbindung wirkende Kraft gleich F, die größte auf die Verbindung wirkende Kraft gleich Fmax, der zulässige Gleitungsbetrag der Verbindung gleich b + c (siehe Fig. k) und der Betrag, um den die Mutter 26 angezogen werden kann, ist gleich a, dann sind Ka, Kb und Kc so bestimmt, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllen:

Ka = F/a,

Kb = F/b, Fo < F und

Kb · b < Fmax < Fc · c.

Daher kann eine erfindungsgemäße Festlegevorrichtung die Konstruktion ohne wesentliche Versetzungen fest am Anleger halten, wobei die darauf wirkende Kraft nicht größer als der

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Vorspannungsdruck auf den Tellerfedern ist. Wenn die Vorrichtung einer Kraft ausgesetzt ist, die den Vorspannungsdruck übertrifft, z.B. unter der Einwirkung eines Wirbelsturmes, erlauben die elastischen Mittel, z.B. Tellerfedern, Bewegungen der festgelegten Konstruktion, wobei sie die auf die Vorrichtung wirkenden Kräfte aufnehmen und die festgelegte Konstruktion sicher halten. Die Vorrichtung ist daher benutzbar, ohne Schaden oder Bruch befürchten zu müssen.

Wie in Fig. 8 dargestellt, umfaßt das Universalgelenk 12 ein Paar jochartige Flansche 28 und 29. die jeder symmetrisch mit Drehzapfen 27 in einander auf dem Durchmesser gegenüberliegenden Stellungen ausgebildet sind, um die Drehzapfen 27 herum passende Nadellager 30» ringförmige Teile 31» die die Kappen der Nadellager 30 passend umgreifen und sphärische Deckel 32, die an den Ringteilen 31 befestigt sind und sich in Gleitkontakt mit sphärischen Teilen an den Jochflanschen 28 und 29 befinden, wobei (nicht gezeichnete) Dichtungen zwischen ihnen vorgesehen sind» Einer der Jochflansche ist, z.B. mit Schraubenbolzen, an dem Endflansch des Schaftes 11 und der andere Jochflansch an einem geeigneten Teil der festzulegenden Konstruktion oder des Anlegers befestigt»

Die nur zwei Universalgelenk-Verbindungen umfassende Festlegevorrichtung ist leicht anzubringen oder zu ersetzen und kann einem zunehmenden Betrag von zulässigen Versetzungen angepaßt werden. Da die Vorrichtung am Pier mit zwei Universalgelenken angebracht werden kann, sind kompakt gebaute Universalgelenke brauchbar. Die vorliegende Vorrichtung ist daher vorteilhaft in den Kosten und im Aussehen.

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Claims

D1PL.-CHEM. DR. HARALD STACH 2837420 ^ΑΓΕΜΤΛΝ'ΛΆίΤ ADENAUERALLEE 30 ■ 2OOO HAMBURG 1 -TELEFON (04O) 244523 Aktenzeichen: Neuanmeldung Anmelderin; Koyo Seiko Company Limited PATENTANS PRUCHiD

1) Vorrichtung zum Festlegen einer Konstruktion an einem Anlegeort, gekennzeichnet durch zwei Universalgelenk-Verbindungen (iO)₀ die längs zweier Seiten eines Dreiecks (3) mit zur Konstruktion (i) paralleler Basis angeordnet sind und jeweils einen teleskopischen Schaft (11) mit an des™ sen Enden angeordneten Universalgelenken (12) aufweisen.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (11) zwei ineinander axial verschiebbare Rohrteile (15»16) und in seinem Inneren die Rohrteile (15,16) auseinanderdrängende elastische Mittel (20,21,24) aufweist.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel zwei für die jeweilfeen Rohrteile (15»16) vorgesehene Abstützteile (20,21) und diese auseinanderdrängende Sätze aus jeweils eine Vielzahl von übereinandergelegten, durch Halterungsteile (22,23) gehaltenen Tellerfedern (24) zum Auseinanderdrängen der Abstützteile (20,21) aufweisen.

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