DE3617866A1 - Batteriezelle fuer insbesondere unterseeboote - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für insbesondere Un­ terseeboote, bestehend aus einem die Säure und Platten auf­ nehmenden Gehäuse aus Isoliermaterial, unter dessen Boden mindestens eine im Querschnitt hakenförmige erste Schiene vor­ gesehen ist, die mit einer ortsfest an einem Fundament des Bootes befestigten zweiten Schiene durch gegenseitiges ver­ haken verbindbar ist, indem jeweils ein Schenkel der einen Schiene in eine durch die andere Schiene gebildete Nut in formschlüssigen Eingriff gebracht wird.

Zur Befestigung von Batteriezellen an U-Booten ist es bekannt, sowohl an der Unterseite jeder Zelle bzw. jedes Gehäuses als auch am U-Bootskörper eine Stahlschiene anzubringen, wobei die Schienen im Querschnitt hakenförmig ausgebildet sind und mit den Hakenbereichen ineinandergreifen. Die gehäuseseitigen Stahlschienen sind dabei mit in dem Gehäuseboden verankerten, mutternartigen Befestigungselementen aus Stahl verschraubt. Ferner ist es bekannt an der Unterseite der Gehäuseböden Hakenbauteile aus Stahl durch Kleben anzubringen und den am Gehäuseboden anliegenden Befestigungsabschnitt der Hakenbau­ teile zusätzlich noch mit einem Kunststofflaminat zu umgeben.

Die Hakenbauteile greifen wieder in eine am Bootskörper be­ festigte hakenförmige Stahlschiene ein.

Nachteilig ist bei diesen Befestigungsausgestaltungen, daß bei auf den Bootskörper einwirkenden Schockbeanspruchungen von den Kanten der gehäuseseitigen Stahlbefestigungsteile Kerbwirkungen ausgehen, die ein Delaminieren der glasfaser­ verstärkten Schichten der Batteriezellen zur Folge haben, was zu einer Zerstörung der Gehäuse und dadurch bedingten weiteren Nachteilen führt. Um die wegen der durch die Kerb­ wirkungen bedingten Schäden an dem Kunststoffgehäuse be­ einträchtigte Isolationsfähigkeit aufrechtzuerhalten, sind in den Gehäusen zusätzliche, relativ dicke Gummisäcke für die Schwefelsäure der Batteriezellen vorgesehen. Die Schock­ wirkungen können auch zur Beschädigung der Gummisäcke führen, so daß ein zeit- und kostenaufwendiger Austausch der Batteriezellen die Folge wäre.Ein weiterer Nachteil der vorstehend erläuterten Doppelhakenkonstruktion besteht darin, daß sie eine relativ große Bauhöhe ergibt, die nur ein beschränktes Säurefassungsvolumen der Zellen zuläßt, weil andererseits der Einbauplatz für die Batterien in U- Booten knapp ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung einer Batteriezelle der einleitend angeführten Art dahingehend, daß der Boden der Batteriezelle hinsichtlich seiner Be­ festigungsausbildung so ausgestaltet ist, daß er durch die auftretenden Schockbelastungen keinen Schaden erleidet, daß die Verwendung eines zusätzlichen Isolations-Gummisackes entbehrlich ist und daß die zellenbodenseitige Bauhöhe der Batteriebefestigungsausbildung verringert ist.

Die Lösung der Aufgabe geht von der angegebenen Batterie­ zelle aus und kennzeichnet sich dadurch, daß die erste Schie­ ne am Gehäuseboden angeformt ist und einen integralen Be­ standteil des Gehäuses bildet.

In Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung kann das Ge­ häuse zumindest im Bereich seiner Schiene und der hieran an­ grenzenden Bodenteile mit einer in das Gehäuse- und Schienen­ material eingebetteten Verstärkung, wie Rovings aus Glas- und/oder Kohlefasern, die vorzugsweise im Winkel von 180° um den Hakenteil der ersten Schiene gelegt sind, versehen sein. In weiterer Ausgestaltung kann ein Teil der Gehäusebo­ denfläche um das Höhenmaß der zweiten Schiene nach oben ab­ gesetzt sein, so daß die zweite Schiene im wesentlichen den durch den Absatz geschaffenen Raum zwischen der Bodenfläche und einer zum Fundament gehörenden Unterlage einnimmt. Die an die abgesetzte Bodenfläche angrenzende Innenseite des Ge­ häusebodens geht vorzugsweise in zwei Mulden über.

Durch die erfindungsgemäße Lösung sind die vorerwähnten Kerb­ wirkungen im Bodenbereich der Batteriezellen vermieden, da die gehäuseseitigen Stahl- oder Metallverankerungsteile nun entfallen. Stattdessen sind an dem Bodenbereich der Zellen entsprechende Haken aus dem Gehäusebodenmaterial angeformt, die in die bootsseitige hakenförmige Stahlschiene eingreifen.

Eine derartige hakenförmige Querschnittsausbildung des Bat­ teriegehäusebodens gibt gleichzeitig eine erheblich geringere Bauhöhe der fraglichen Befestigungskonstruktion, was sich, bei gleicher Bauhöhe der Batteriezelle, vergrößernd auf das Säurefassungsvolumen der Zelle auswirkt. Da ferner der Ge­ häuseboden gegen Zerstörung widerstandsfähiger ist, und zwar wegen der nicht mehr vorhandenen Kerbwirkungen, ist auch ein dicker Gummisack als zusätzliche Innenschutzverkleidung zur Erhaltung der Isolationsfähigkeit der Batteriezelle entbehrlich, so daß gegebenenfalls eine relativ dünne und pastenartige Schutzschicht ausreicht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, in den anlie­ genden Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 und 3 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch ein abgeändertes erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 einen teilweise dargestellten Querschnitt durch ein abgeändertes zweites Ausführungsbeispiel.

Gemäß Fig. 1 ist das Batteriezellengehäuse 1 üblicher Raum­ form, das in bekannter Weise die nicht gezeigten Energie­ platten und die Säure enthält, nur teilweise dargestellt.

In der Bodenwand 2 des Gehäuses 1 ist eine Aufnahme 3 in Form eines Hakens ausgestaltet, derart, daß die Bodenwand in das Gehäuseinnere vorspringend angesetzt ist und daß ein gerader, freier Schenkel 4 so an die Außenseite der Bodenwand angeformt ist, daß er mit Abstand zum abgesetzten Bodenwand­ bereich 2 a parallel verläuft und mit dem nichtabgesetzten Bodenwandbereich 2 b fluchtet, so daß zwischen dem Schenkel 4 und dem Bodenwandbereich 2 a ein Zwischenraum 5 in Form einer Nut gebildet ist, in den bzw. in die ein Gegenhalteteil form­ schlüssig eingreift, wie noch erläutert ist. Der Schenkel 4, der aus demselben Material besteht wie das Material der Bo­ denwand 2, erstreckt sich in seiner Breite in Richtung der Breite des Gehäuses 1 (Fig. 1), während seine Längsrichtung mit der Längsrichtung des Gehäuses 1 identisch ist und er vorzugsweise auch die gleiche Länge aufweist wie das Gehäuse. Die Gestaltung der Aufnahme 3, das heißt die Ausbildung von Schenkel 4 und Zwischenraum 5, ermöglicht u.a. eine Vergrö­ ßerung des Gehäusevolumens, da im Verhältnis zu der vorbekann­ ten gehäuseseitigen Befestigungsschiene der Platz für den Schienenfuß nun eingespart wird, da dessen Funktion nun durch den Gehäuseboden 2 übernommen wird. Durch den abgesetzten Bodenwandbereich 2 a entsteht im Verhältnis zum nicht abge­ setzten Bodenwandbereich 2 b eine in Längsrichtung des Ge­ häuses 1 verlaufende Mulde 6, die eine zusätzliche Vergröße­ rung des Gehäusevolumens darstellt.

Das aus Kunststoff bestehende und in Laminatbauweise her­ gestellte Gehäuse 1 ist zumindest im Bereich der Aufnahme 3 und der hieran angrenzenden Bodenteile mit einer in das Boden- und Aufnahmematerial eingebetteten Verstärkung ver­ sehen. Diese Verstärkung kann z.B. in Form von Rovings aus Glas- und/oder Kohlefasern bestehen. In Fig. 1 sind z.B. zwei Faserlagen 7 und 8 angedeutet. Während die Faserlage 7 im wesentlichen die Bodenwand 2 verstärkt, ist die Faserlage 8 so gelegt, daß sie vorzugsweise in einer Biegung im Winkel von 180° gelegt ist, so daß sie sich in den Schenkel 4 er­ streckt, der mit dem gegenüberliegenden Bodenwandbereich 2 a einen Haken bildet, der aufgrund seiner Längserstreckung in Gehäuselängsrichtung als erste Hakenschiene angesehen werden kann.

Eine zweite Hakenschiene 9 aus Stahl ist mittels Schraubver­ bindungen 10 mit einem bootsseitigen Fundament 11 verbunden, wobei zwischen der Schiene 9 und dem Fundament 11 eine Ausgleichsschicht 12 vorgesehen ist. Die zweite Schie­ ne 9 weist ebenfalls einen Schenkel 13 und eine Ausnehmung 14 auf, wobei beide Teile entsprechend komplementär zu dem ersten Schenkel 4 und dem von diesem begrenzten Zwischenraum 5 aus­ gebildet sind. Der zweite Schenkel 13 bildet das vorerwähnte Gegenhalteteil und greift in den Zwischenraum 5 ein, während der erste Schenkel 4 in die Ausnehmung 14 eingreift.

Das lichte Höhenmaß des Absatzes des Bodenwandbereichs 2 a ent­ spricht der Höhenabmessung der zweiten Schiene 9 , wobei die­ se Schiene im wesentlichen den durch den Absatz geschaffenen Raum zwischen dem Bodenwandbereich 2 a und der zu dem Funda­ ment 11 gehörenden Ausgleichsunterlage 12 einnimmt.

Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich der nach innen abgesetzte Bodenwandbereich 2 a von der Aufnahme 3 in gerader Richtung durchgehend bis zur rechten Seitenwand 1 a des Gehäuses 1. Dementsprechend ist auch die zweite Hakenschiene 9 so aus­ gebildet, daß sie sich - in bezug auf ihre Quererstreckung - bis in den Bereich der Seitenwand 1 a erstreckt und den Boden­ wandbereich 2 a des Gehäuses 1 vollständig abstützt. Vorzugs­ weise ist der übrige Bereich 2 b der Bodenwand 2 so gestaltet, daß er sich auf der Schicht 12 und damit auf dem Fundament 11 abstützt, wodurch das Gehäuse 1 sehr großflächig und kipp­ sicher abgestützt ist.

Wenn, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die zweite Schiene 9 mittels nur in einer Reihe angeordneter Verschraubungen 10 optimal, das heißt kippsicher, an dem Fundament 11 befestigt sein soll, gleichzeitig aber auch das Gehäuse 1 selbst kipp­ sicher an dem Fundament befestigt sein soll, kann so vorge­ gangen werden, daß die Verschraubungen etwa in der Längs­ mitte der Schiene 9 verlaufen, die Schienen selbst jedoch exzentrisch zur Längsmittelebene 15 des Gehäuses 1 angeord­ net sind..

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der im wesentlichen die Bodenwand 2 des Gehäuses 1 verändert ist. Der erhöhte Bereich 2 a der Bodenwand 2 erstreckt sich nach rechts nicht bis zur Seitenwand 1 a, sondern senkt sich vor­ her wieder ab und bildet den Bodenwandbereich 2 c, der mit dem ersten Bereich 2 b fluchtet, wodurch eine zweite Mulde 16 gebildet ist. Die bootsseitige, zweite Schiene 17 ist infolgedessen von kleinerer Breite und kann durch den kon­ struktiv bedingten Aufbau des Fundamentes 11 ebenfalls ex­ zentrisch zur Längsmittelebene 15 des Gehäuses 1 mittels Ver­ schraubungen befestigt sein.

Das Gehäuse 1 ist in Fig. 2 insofern noch ergänzend gezeigt, als daß die einzelnen Energieplatten 18 sowie eine Beschich­ tung 19 aus elektrisch isolierendem Material zur Verbesserung der Isolationsfähigkeit der Batteriezelle gezeigt sind, wo­ bei letztere auf den Innenflächen des Gehäuses angebracht ist. Die Beschichtung 19 kann aus einem Gelcoat bestehen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gehäuses 1, die bzw. das mittels eines einzigen Schienenpaares 20, 21 am U-Bootskörper 22 befestigt ist. Auch hier ist der Schenkel 23 der ersten, gehäuseseitigen Schiene 20 zur Ausbildung eines Hakens wie vorstehend erläutert in die Bodenwand 2 integriert, während der bootsseitige Schienenaufbau bekannter Art ist. Ein Unterschied zu den Beispielen nach den Fig. 1 und 2 be­ steht darin, daß die Bodenwand 2 nicht nach oben abgesetzt ist, sondern eben ausgeführt ist, ohne daß dadurch der Vor­ teil der Vergrößerung des Fassungsvolumens des Gehäuses ver­ lorengeht. Außerdem sind zwei Reihen Verschraubungen 10 vor­ gesehen, um die bootsseitige, zweite Schiene 21 am Fundament 11 zu befestigen.

Des weiteren ist das Gehäuse 1 an der Unterseite seiner Bo­ denwand 2 mit längsverlaufenden Vorsprüngen 24 versehen, die äußere Tropfkanten bilden, damit an den Gehäuseseiten­ wänden niedergeschlagene und nach unten ablaufende Feuchtig­ keit von den Vorsprüngen abtropfen kann.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Die hauptsächliche Änderung gegenüber den Ausführungsformen nach den Fig. 1, 2 und 3 besteht darin, daß jeweils zwei erste Schienen 25 und 26 an dem Gehäuse 1 und 2 zweite Schienen 27 und 28 an dem Fundament 11 des U-Bootes 22 vor­ gesehen sind, wobei die so gebildeten Schienenpaare vonein­ ander beabstandet sind. Obwohl die Bodenwand 2 in Fig. 4 vorteilhaft eben ausgeführt ist und dies bei der Ausführungs­ form nach Fig. 5 auch so ist, kann alternativ bei der Aus­ führungsform nach Fig. 5 auch so vorgegangen werden, daß der Längsmittenbereich der Bodenwand 2 gemuldet ausgebildet ist, da die beiden Schienenpaare 25, 27; 26, 28 weiter aus­ einanderliegen und das Gehäuse 1 vorzugsweise an seinen Außenbereichen abstützen.

In Weitergestaltung kann so vorgegangen werden, daß, wie z.B. in Fig. 2 gezeigt, wenigstens eine sich quer über den nach oben abgesetzten Bodenbereich 2 a des Gehäuses 1 erstreckende, gummielastische Dämpfleiste 29 vorgesehen ist. Ihr Oberrand 29 a liegt unten an den Energieplatten 18 der Batteriewelle an und stützt so die Platten 18 ab, wäh­ rend ihr Unterrand 29 b sich sowohl auf dem abgesetzten Bodenbereich 2 a als auch auf den Muldenbodenbereichen 2 b und 2 c des Gehäuses 1 abstützt. Des weiteren ist die oder jede Dämpfleiste 29 in ihrem sich über den abgesetzten Bodenbereich 2 a erstreckenden Abschnitt mit mehreren Aus­ sparungen 30 versehen, die z.B. aus Durchgangslöchern be­ stehen können. Aufgrund der Aussparungen 30 hat der betref­ fende Abschnitt im wesentlichen den gleichen Einfederungs­ weg wie die übrigen Abschnitte der Dämpfleiste, die keine Aussparungen aufweisen, dafür aber eine größere Höhe haben. Dies schützt die Energieplatten 18 vor unterschiedlicher Abwärtsbewegung bei entsprechenden Stoßbelastungen oder ähnlichen Belastungen der Batteriezelle und vermeidet damit die Gefahr des Abreißens der Platten 18 von ihren Polverbindungsstellen.

Obwohl nur bei der Ausführungsform nach Fig. 2 eine innen­ seitige Beschichtung 19 gezeigt ist, kann eine solche auch bei allen anderen Ausführungsformen vorhanden sein. Dies gilt auch für die Tropfkanten 24.

Claims (11)

1. Batteriezelle für insbesondere Unterseeboote, bestehend aus einem die Säure und Platten aufnehmenden Gehäuse aus Isoliermaterial, unter dessen Boden mindestens eine im Querschnitt hakenförmige erste Schiene vorgesehen ist, die mit einer ortsfest an einem Fundament des Bootes be­ festigten zweiten Schiene durch gegenseitiges Verhaken verbindbar ist, indem jeweils ein Schenkel der einen Schiene in eine durch die andere Schiene gebildete Nut in formschlüssigen Eingriff gebracht wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Schiene (3, 4) am Gehäuse­ boden (2) angeformt ist und einen integralen Bestand­ teil des Gehäuses (1) bildet.

2. Batteriezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zumindest im Bereich seiner Schiene (3, 4) und der hieran angrenzenden Bodenteile (2 a, 2 b) mit einer in das Gehäuse- und Schienenmaterial einge­ betteten Verstärkung (7, 8), wie Rovings aus Glas- und/ oder Kohlefasern, die vorzugsweise im Winkel von 180° um den Hakenteil der ersten Schiene (4) gelegt sind, versehen ist.

3. Batteriezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das aus faserverstärktem Kunststoff be­ stehende Gehäuse (1) auf seinen Innenflächen mit elek­ trisch isolierendem Material (19) beschichtet ist.

4. Batteriezelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (19) aus Gelcoat besteht.

5. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß unten am Gehäuse (1) längs­ verlaufende und Tropfkanten bildende Vorsprünge (24) vorgesehen sind.

6. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Teil (2 a) der Gehäuse­ bodenwand (2) um das Höhenmaß der zweiten Schiene (9) nach oben abgesetzt ist und daß diese Schiene im we­ sentlichen den durch den Absatz geschaffenen Raum zwi­ schen der vorerwähnten Bodenwand und einer zum Funda­ ment (11) gehörenden Unterlage (12) einnimmt.

7. Batteriezelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgesetzte Bodenwand (2 a) im wesentlichen voll­ ständig von der zweiten Schiene (9) abgestützt wird, während sich die übrige Bodenwand (2 b) wenigstens teil­ weise auf der Unterlage (12) abstützt.

8. Batteriezelle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die an den abgesetzten Bodenwandbereich angren­ zende Innenseite (2 b) des Gehäusebodens (2) in wenigstens eine Mulde (6) übergeht.

9. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen exzentrisch zur Längs­ mittelebene (15) des Gehäuses (1) angeordnet sind.

10. Batteriezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei erste Schienen (25; 26) am Gehäuseboden (2) und zwei zweite Schienen (27; 28) am Fundament (11) vorgesehen sind, wobei letztere den Ge­ häuseboden vorzugsweise an dessen Außenbereichen abstützen.

11. Batteriezelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine sich quer über den nach oben abgesetzten Bodenbereich (2 a) des Gehäuses (1) erstreckende, gummi­ elastische Dämpfleiste (29) vorgesehen ist, deren Oberrand (29 a) unten an den Energieplatten (18) der Zelle anliegt und deren Unterrand (29 b) sich sowohl auf dem abgesetzten Bodenbereich (2 a) als auch auf jedem Muldenbodenbereich (2 b, 2 c) des Gehäuses (1) abstützt, und daß die Dämpf­ leiste in ihrem sich über dem abgesetzten Bodenbereich (2 a) erstreckenden Abschnitt mit Aussparungen (30) versehen ist.