DE2913249A1

DE2913249A1 - Vorrichtung zum messen der zugspannung in kabeln

Info

Publication number: DE2913249A1
Application number: DE19792913249
Authority: DE
Inventors: Magne Moe
Original assignee: KAARBOES MEK VERKSTED AS
Current assignee: KAARBOES MEK VERKSTED AS
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1979-10-11
Also published as: SE7902920L; NO141132C; GB2017934A; DK134079A; GB2017934B; CA1139964A; FI66493C; US4246781A; NO781176L; NL7902656A; FI66493B; FI791067A; NO141132B

Description

Vorrichtung zum Messen der Zugspannung in Kabeln

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Zugspannung in Kabeln mittels eines an einer Befestigungseinrichtung für das Kabel befestigten Messgerätes.

Erfindungsgemäss wird angestrebt, die Spannung in einem Kabel zu messen mittels eines an einem beliebigen üblichen Befestigungsmittel angebrachten Messgerätes. Insbesondere wird angestrebt, sowohl neue als auch bekannte Befestigungsmittel ohne besondere Schwierigkeiten verwenden zu können.

Vorliegende Erfindung findet Anwendung insbesondere an Bord von Schiffen in Verbindung mit Kabbeln, z.B. Trossen und Kabeln, die von einer Winde gesteuert werden, wie z.B. Ladewinden, Schleppnetzwinden, Schlepperwinden usw. Sie kann aber auch verwendet werden in Verbindung mit der Verankerung eines Kabels an irgendeinem anderen Befestigungspunkt, wie z.B. an einem Pfahl an Land, an Belegklampen oder an einem anderen Schiff, in Verbindung mit Ankerbojen, wie sie für das Be- und Entladen von Tankern verwendet werden.

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Zum Messen der Spannungskräfte in Kabeln sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise können Verfahren genannt werden, die Veränderungen der Pfeilhöhe messen, indem das Kabel auf einem genauen oder wellenförmigen Weg durch den Messapparat geführt wird, der direkt um das Kabel herum angeordnet ist und mechanische druckempfindliche Elemente besitzt. Ein Nachteil dieser Messgeräte liegt in der Tatsache, dass der Kabeldurchmesser sich unter Spannung erheblich verändern kann, weswegen keine exakt vergleichbaren Messergebnisse unter allen Bedingungen erzielt werden. In Verbindung mit Winden sind Spannungsmessverfahren für Kabel bekannt, die hydraulisch über den Windenantrieb oder mechanisch über ein zugempfindliches Element in Verbindung mit einem Bremsband oder einem anderen Element die Kabelspannung über einen Hebelarm messen. Es ergebnen sich jedoch verschiedene Messwerte in Abhängigkeit von der Anzahl der Kabellagen auf der Trommel (verschieden grosse Hebelarme) . Unter diesen Umständen ist es nicht möglich, die Spannung im Kabel direkt am Messgerät abzulesen; man wird immer Tabellen oder relativ komplizierte Kalibriervorrichtungen zu Hilfe nehmen müssen. Ebenso ist bekannt, eine Lagerbock zu benützen - der eines der Grundelemente der Winde darstellt, die an der Hinterkante ihrer Grundplatte drehbar befestigt ist - während an der Vorderkante eine Druckmessdose angebracht ist. Eine derartige Lösung ist nur bei Winden anwendbar, die nur geringe Kräfte übertragen, da es sonst

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schwierig wird, die beweglichen Grundelemente miteinander zu verbinden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, ein Messgerät herzustellen, mit dem die Kabelspannung, z.B. in Trossen u.a., in genügend genauer Weise direkt abgelesen werden kann, unabhängig davon, ob das Kabel stationär ist oder gegenüber der Haltevorrichtung bewegt wird, wie z.B. beim Auslassen oder Einholen eines Kabels mit einer Winde. Mit anderen Worten: es ist praktisch unabhängig von der Anzahl der Lagen auf der Windentrommel und vom Kabeldurchmesser.

Erfindungsgemäss ist eine Vorrichtung zum Messen der Zugspannung in Kabeln mittels eines an einer Kabelbefestigungseinrichtung angebrachten Messgerätes dadurch gekennzeichnet, dass besagtes Messgerät eine Messzelle zum Messen von Zug- oder Druckkräften ist, die auf einem Support angebracht ist, dessen eines Ende mit dem ersten Teil der Befestigungseinrichtung ständig verbunden ist, während das entgegengesetzte Ende ständig oder nicht ständig mit dem Gegenlager eines zweiten Teiles der Befestigungseinrichtung in einem bestimmten Abstand von dem ersten Teil verbunden ist, wobei besagter erster und zweiter Teil starr miteinander verbunden sind und die Messzelle oder zwei oder mehrere Messzellen, die zusammenarbeiten, verwendet werden, um die gegenseitige Relativbe-

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wegung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil zu messen und die Messergebnisse als Angabe der im Kabel herrschenden Spannung über ein elektrisches Anzeigegerät anzugeben. Der Erfindungsbereich bezieht sich auch auf die Kombination der Patentansprüche untereinander.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigelegten Zeichnungen beschrieben, in denen bedeutet:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der in einer Winde eingebauten Messvorrichtung.

Fig. 2 eine Draufsicht der Anordnung nach Fig. 1.

Fig.. 3 eine Teilseitenansicht eines Teils der Messvorrichtung in vergrössertem Maßstab.

Fig. 4 einen schematischen Ausschnitt der Darstellung einer Verbindung zwischen dem Lagerbock und der auf Deck befestigten Grundplatte durch einen dazwischen liegenden Block, worin die gestrichelten Linien die Verformung des Blocks andeuten.

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Zusammenschaltens zweier Messzellen mit einem gemeinsamen Steuerpult.

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Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Winde, an deren unterem Teil zwei Messvorrichtungen zwischen Lagerbock und der Grundplatte an Deck angebracht sind.

In Fig. 1 trägt das Deck 10 eines Schiffes eine Winde 11 bis 15. Die Winde besteht aus einem ersten Grundelement der auf Deck aufliegenden Grundplatte 11 und einem zweiten Grundelement in Form des Lagerbocks 12, auf dem die Windentrommel 13 drehbar angebracht ist. 14 stellt den Motor und 15 den Steuerschieber der Winde oder ein ähnliches Element dar. Der Einfachheit halber ist die Winde stark schematisiert.

Die Blöcke sind zwischen den Grundelementen angeordnet, die durch Befestigungsschrauben (in 17 schematisch dargestellt), die durch die Blöcke hindurchgehen, miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung solcher an sich bekannter Blöcke können die Grundelemente in üblicher Weise durch eifache Mittel in genauer Lage zueinander befestigt werden, ohne dass eine aufwendige Bearbeitung der gegeneinander gerichteten Flächen der Grundelemente notwendig ist.

In Fig. 2 wird das Grundelement als zwei getrennte Elemente 11a und 11b dargestellt. In der Praxis können jedoch die beiden Elemente miteinander verbunden sein durch zwei oder mehrere Querstreben und einen ringförmigen oder gitterartigen Rahmen bilden. Entsprechend ist auch der Lagerbock 12 in Form zweier

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getrennter Lagerböcke 12a und 12b dargestellt, die aber auch in der Praxis durch Querstreben miteinander verbunden werden können in einer Art, die im wesentlichen dem Lagerbock entspricht. Besagte Querverbindungen sind weggelassen, um die Gesamtansicht zu vereinfachen, zumal sie nicht wesentlich zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe beitragen. Daher können sie bei der Betrachtung der Last, die mit der erfindungsgemässen Messvorrichtung gemsssen werden soll, vernachlässigt werden.

Das Kabel 18 ist in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie 18a in seiner radialen inneren Lage auf der Trommel 13 gezeigt und durch eine durchgehende Linie 18b in seiner radialen äusseren Lage. In Fig. 2 ist das Kabel 18 in einer mittleren Lage auf der Trommel durch die durchgehende Linie 18c dargestellt, während die gestrichelte Linie 18d bzw. die strichpunktierte Linie 18e die äusseren Lagen auf der Trommel angeben .

Zwei getrennte Messvorrichtungen 19, 20 (Fig. 1) sind an der Windenvorderkante angebracht, d.h., eine Messvorrichtung 19a, 20a zwischen einem Grundelement 11a und dem anderen Grundelement 12a und ebenso eine zweite Messvorrichtung 19b, 20b zwischen dem einen Grundelement 11b und dem anderen Grundelement 12b.

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Jede Messvorrichtung besteht aus einem Trägerarm 19, der die Messzelle 20 trägt. Ein Ende des Trägerarms 19 ist durch Schweissung mit der Oberfläche des Lagerbocks 11 ständig fest verbunden, während das entgegengesetzte Ende des Trägerarms mit einer gewissen Vorspannung ein Widerlager gegen eine senkrechte, nach vorn gerichtete Fläche des Lagerbocks 12 bildet. Eine einfache und leicht dosierbare Vorspannung kann erzielt werden, indem man besagtes eine Ende des Trägerarms 19 mit einer keilförmigen Schweissnaht an dem Grundelement 11 befestigt. Die keilförmige Schweissnaht wird erzielt z.B. durch eine geneigte Unterseite 21 des Trägerarms, wie in Fig. 3 dargestellt.

Wenn eine Zugkraft P im Kabel 18 auftritt, werden die Blöcke 18 bedeutenden Verformungsbelastungen unterworfen, dagegen werden Relativbewegungen zwischen Lagerbock 12 und den Blökken und zwischen dem Grundelement 11 und den Blöcken durch die zwischen ihnen bestehenden Reibungskräfte verhindert. Mittels einer Messzelle 20 und des Trägerarms 19, die den Spalt zwischen den Blöcken übebrückt, kann als Funktion der Spannung im Kabel 18 die Relativbewegung zwischen dem Lagerbock 12 und dem GrundaLement 11 gemessen werden. Infolge der grossen natürlichen Steifigkeit der Grundelemente 11, 12 im Vergleich zu der Steifigkeit der Blöcke 16 können in der Prasis die Verformungen der Grundelemente weitgehend vernachlässig und nur die Verformungen der Blöcke berücksichtigt

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werden, d.h., die Relativbewegung der Grundelemente kann als ein Ausdruck der Belastung zwischen Kabel und Winde betrachtet werden. Aus demselben Grund können in der Praxis auch die Veränderungen des Hebelarms vernachlässigt werden, die als Folge der Veränderungen der Anzahl der Kabellagen auf der Windentrommel auftreten (siehe auch die Kabellagen 18a und 18b in Fig. 1). Mit anderen Worten: die allgemein üblichen Hebelwirkungen, die bei anderen Messmethoden grosse Schwankungen verursachen können, können bei der erfindungsgemässen Lösung weitgehend vernachlässigt werden.

Fig. 4 zeigt teilweise das auf Deck liegende Grundelement 11, den Lagerbock 12 und den dazwischen liegenden Block 16, Wie bereits erwähnt, kann der Lagerbock 12 mit dem Grundelement 11 durch eine (nicht dargestellte) Schraube, die durch den Block 16 hindurchgeht, verbunden werden. Die Schrauben werden mit einem Drehmoment von beispielsweise 35 Nm angezogen. Der Lagerbock 12 kann aber auch mit dem Grundelement 11 durch Schweissen über die Blöcke 16 ständig verbunden werden. Pfeil P stellt die Kabelspannung dar, während Pfeil F die zwischen dem Lagerbock 12 und dem Block 16 bzw. zwischen dem Grundelement 11 und dem Block 16 auftretende Reibungskraft bedeutet. Es ist sichergestellt, dass die Reibungskraft wesentlich grosser als die maximal zulässige Kabelzugkraft ist. Wenn auf das Kabel eine Zugkraft ausgeübt wird, kann mittels der Messvorrichtung eine Verformungsbewegung des Lagerbocks

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von der Grosse 6 , die dem Verformungswinkel tX entspricht, gemessen werden (siehe gestrichelte Linien in Fig. 4).

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sind eine erste Messzelle 20a auf eina: Seite der Wide und eine zweite Messzelle 20b auf der anderen Seite der Winde über isolierte Leitungen 23a und 23b mit ihren entsprechenden Verstärkern 24a und 24b und mit einem gemeinsamen Schaltpult 25 verbunden, auf dem mit an sich bekannten Anzeigegeräten die Belastung in jeder Zelle einzeln oder ihre Summe angezeigt werden kann. Folglich kann eine Ablesung der schrägen Belastung an der Winde und die Belastung im Kabel bei den verschiedenen seitlichen Stellungen des Kabels auf der Trommel abgelesen werden (siehe Kabelstellungen 18c, 18d, 18e in Fig. 2).

In Fig. 6 sind die Messelemente 19a, 20a, 19b, 20b über Leitungen 26, 27 mit Vorverstärkern 29, 28 verbunden, die ihrerseits über die Leitungen 30, 31 mit den Potentxometern 32, 33 an der Steuertafel verbunden sind. Die Spannung eines jeden Messelements kann optisch einzeln an jedem Potentiometer abgelesen werden, während ein drittes Potentiometer 35 die resultierende Spannung anzeigt und ein Schreiber 36 diese aufzeichnet. Unter anderem sind auf den Tafeln 37, Warnleuchten und Einstellknöpfe dargestellt.

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In der dargestellten Ausführung werden zwei Messzellen gezeigt, die an der Frontseite einer Winde angeordnet sind, wo die Trägerarme durch Schweissen ständig an einem Ende mit dem Grundelement 11 verbunden sind und das andere Ende ein vorgespanntes Widerlager gegen den Lagerbock 12 bildet. Unter gewissen Umständen kann, wenn es gewünscht wird, eine einzelne, zentrale Messzelle an Stelle von zwei seitlich angeordneten Messzellen verwendet werden. Unter anderen Umständen können zusätzliche Messzellen zum Messen seitlicher Belastungen der Winde verwendet werden. Biese zusätzlichen Messzellen werden von Trägerarmen gehalten, deren Hauptebene in einem rechten Winkel zu der Hauptebene der Trägerarme der Messzellen 20a und 20b liegt. Anstatt die Messzellen ander Vorderseite der Winde anzuordnen, können sie ebenso gut an der Windenhinterseite angebracht werden. In diesem Fall jedoch, wie auch im Fall der zusätzlichen, seitlichen Messvorrichtungen, werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Trägerarme an ihren beiden Enden fest verschweisst oder sonstwie befestigt sind.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform im Zusammenhang mit einer Winde beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Kabe!haltevorrichtungen verwendet werden kann, wie z.B. mit Pollern, Kranbefestigungen usw. In diesem Zusammenhang ist selbstverständlich, dass eine beliebige Anzahl von Messelementen für jede Haltevorrichtung verwendet werden kann, beispielsweise die Anordnung von Mess-

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elementen mit einem entsprechenden Winkelabstand um eine zweiteilige Haltevorrichtung, wobei die Relativbewegungen der Teile der Haltevorrichtung in verschiedenen radialen Richtungen gemessen werden kann.

Während die gezeigte Ausführung die Zwischenblocks als Messobjekt für die Relativbewegung der Grundelemente verwendet, kann in der Praxis auch das eine Grundelement Lagerbock 12 selbst als Messobjekt verwendet werden, ζ .Β., wenn die Grundelemente sich selbst als Widerlager gegenüberliegen.

Ein wesentliches, erfindungsgemasses Merkmal ist, dass die Bewegung, die in der Haltevorrichtung oder zwischen den Teilen der Haltevorrichtung erfolgt, proportional zur Belastung der Haltevorrichtung auftritt.

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/IS

Leersei te

Claims

Betreff:
2. April 19 79 Anmelder:
Karbjz5s Mek. Verksted A/S, Verftsgt. 1, 9 400 Harstad, Norwegen

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Messen von Zugkräften in Kabeln mittels einer an der Haltevorrichtung des Kabels angebrachten Messvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Messvorrichtung eine Messzelle (20) zum Messen von Zug- oder Druckkräften ist, die von einem Trägerarm (19) getragen wird, dessen eines Ende mit einem ersten Teil (11) der Haltevorrichtung (11 bis 15) fest verbunden ist und dessen entgegengesetztes Ende mit einem zweiten Teil (12) der Haltevorrichtung in einem vorherbestimmten Abstand von dem ersten Teil (11) fest verbunden ist oder ein Widerlager dazu bildet, wobei besagtes erstes und zweites Teil starr miteinander verbunden sind und die Messzelle oder zwei oder mehrere Messzellen zusammen vorgesehen sind, die gegenseitige

Fernsprecher: Fernschreiber: Sprechzeit: Bankkonten: Postscheckkonto:

Lindau (08382) 6917 054374 nach Vereinbarung Bayer. Vereinsbank Lindau (B) Nr.120 8578 (BLZ 735 200 74) München 29525-809

Hypo-Bank Lindau (B) Nr. 6670-278 920 (BLZ 735 206 42)
— 2 — Volksbank Lindau (B) Nr. 51720 000 (BLZ 735 90120)

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ORIGINAL INSPECTED

Bewegung des zweiten Teiles (12) gegenüber dem ersten Teil zu messen und über einen damit elektrisch verbundenen Anzeiger (25) die Messergebnisse als Ausdruck der auf das Kabel ausgeübten Zugbelastung anzuzeigen.

2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der erste Teil der Haltevorrichtung (11 bis 15) ein als Basis dienendes Grundelement (11) ist und dass der zweite Teil ein Grundelement (12) ist, das starr und ständig mit dem Element (11) an bestimmten Stellen über zwischen besagten Elementen angeordnete Blöcke und die dazugehörigen Schrauben (17) oder ähnliche Mittel verbunden ist, und dass der Trägerarm (19) zwischen besagten Grundelementen an beiden Seiten eines durch die Blöcke (16) gebildeten Abstandes angebracht ist.
3. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Haltevorrichtung eine Winde (11 bis 15) ist, die an ihrer Vorderseite zwei der besagten Trägerarme (19a, 19b) mit ihren entsprechenden Zellen (20a, 20b) hat, wobei besagte Arme an jeder Seite der Winde angeordnet und an besagten Grundelementen (11, 12) frei ausgestreckt angebracht sind, wobei ein besagtes Ende eines jeden Trägerarms dauerhaft mit einem Ende dedbesagten, als Basis dienenden Grundelements (11) bevorzugterweise mittels einer länglichen, keilförmigen Schweissnaht verschweisst ist,

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während besagtes entgegengesetztes Ende eines jeden Trägerarms ein vorgespanntes Widerlager gegen das andere Grundelement (12) bildet.

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