DE4103604A1 - Kinetic energy conversion method for heavy bodies such as containers - involves applying metal structures to damaged parts - Google Patents

Kinetic energy conversion method for heavy bodies such as containers - involves applying metal structures to damaged parts

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Abstract

The appliance for converting kinetic energy for frictional and deformation energy on heavy bodies (11, 12), such as containers with fragile contents, consists of metal structures (1, 2, 3, 5) which can be positioned against the heavy bodies (11, 12). The metal structures (1, 2, 3, 5) can, for example, be bent into any curve selected or may be mechanically pre-shaped so that they possess a high moment of resistance when exposed to load, and/or consume frictional energy the extent of which can be predetermined from the body's surface. ADVANTAGE - Any damage which has occurred to a container, for example can be removed without fear of geometrical deformation and damage to contents.

Description

Sehr häufig wird an schwere Massen, z. B. Behälter mit bruchempfindlicher Last, Container mit gefährlicher Ladung oder andere nicht bruchsichere Körper/Konstruktionen die Anforderung gestellt, daß sie einen Aufprall, z. B. durch Fall oder bei Rangierarbeiten auf der Schiene u.ä. so aus­ halten sollen, daß am eigentlichen Behälter keine geometrischen Verformungen auftreten, die z. B. zu Rissen (Dichtigkeit) führen oder die Füllung/Ladung, den Inhalt, beschädigen.Very often heavy masses, e.g. B. container with break-sensitive load, container with dangerous load or other non-shatterproof bodies / constructions Requested that they impact, z. B. by Case or when maneuvering on rails etc. like this should keep that on the actual container no geometric Deformations occur, for. B. to cracks (tightness) lead or damage the filling / load, the content.

Derartige schädliche geometrische Verformungen sind nicht selten, da Aufprallungen dieser Art beim Rangierbetrieb der Bahn, bei Unfällen im Straßenverkehr, Seilriß bei Kranbetrieb usw. immer wieder auftreten.Such harmful geometrical deformations are not rare, as this type of impact occurs when maneuvering the Railway, in the event of accidents in road traffic, rope break during crane operation etc. occur again and again.

Bei z. B. Aufprallungen wird der meist quaderförmige, schwere Körper schlagartig oder in seltenen Fällen mit einer gewissen Verzögerung auf einer seiner Flächen/Seiten oder in einem Punkt einer mechanischen Belastung ausgesetzt, deren Größe sich im wesentlichen aus dem Produkt seiner Masse und der Aufprallge­ schwindigkeit bestimmt.At z. B. Impacts are usually cuboid, heavy Body abruptly or in rare cases with a certain Delay on one of its faces / sides or in a point exposed to mechanical stress, the size of which essentially from the product of its mass and the impact speed determined.

Diese mechanische Belastung kann z. B. als Punkt-, Linien- oder Flächenbelastung, als Scher- und Torsionsbelastung, als Biege­ belastung oder als Synthese aus diesen Belastungen auftreten und führt zu unkontrollierten, geometrischen Verformungen des aufprallenden Körpers. This mechanical load can e.g. B. as a dot, line or Surface loading, as shear and torsion loading, as bending stress or as a synthesis of these stresses and leads to uncontrolled, geometric deformations of the bouncing body.  

Als deren Folge treten materielle Beschädigungen am Körper selbst auf, z. B. Risse, Quetschungen, Beulen, die die Funk­ tion des Körpers z. B. dichte Flüssigkeitsbehälter oder druckbeaufschlagte Gasbehälter, beeinträchtigen bzw. un­ möglich machen oder den Inhalt des Körpers, z. B. fest mit dem Körper verbundene, nicht bruchfeste Gerätschaften zer­ stören oder beschädigen.As a result, material damage to the body occurs even on, e.g. B. cracks, bruises, dents, the radio tion of the body z. B. tight liquid container or pressurized gas containers, impair or un make possible or the content of the body, e.g. B. firmly with devices that are attached to the body and are not break-proof disturb or damage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die schlagartigen oder langsamen mechanischen Belastungen auf funktionsarme Stellen der Körper zu lenken und dort in Formänderungs­ arbeit und Reibung (Energieumsetzung) zu überführen und kon­ trolliert so abzubauen, daß die Gefahr der geometrischen Ver­ formung und deren Folgeerscheinungen des belasteten Körpers auf ein Minimum begrenzt wird.The invention has for its object the sudden or slow mechanical loads on function-poor Make the body steer and change shape there to transfer work and friction (energy conversion) and con trolled so to dismantle that the danger of geometric Ver shaping and its consequences of the stressed body is kept to a minimum.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung gemäß den An­ gaben in den Patentansprüchen. This object is achieved according to the invention according to the gave in the claims.  

Die Erfindung macht sich hier die mechanische Gesetzmäßigkeit zunutze, daßThe invention makes use of the mechanical laws here, that

  • - Verformungsvorgänge, hier insbesondere Biegung, an Metallen mit vergleichsweise hohen Widerstandsmomenten = vergleichsweise hohen Materialstärken große Energiemengen in bleibende Verformung umsetzen und- Deformation processes, in particular bending, on metals comparatively high moments of resistance = comparatively high Convert large amounts of energy into permanent deformation and
  • - Reibungsvorgänge Metall auf Metall ebenfalls große Energiemengen in Gefügeumwandlungen und Wärme umsetzen.- Friction processes metal on metal also in large amounts of energy Implement structural changes and heat.

Diese Energieumsetzung = Vernichtung kinetischer Energie wird erfindungsgemäß an solchen vorgewählten Stellen, Linien oder Flächen des z. B. quaderförmigen Körpers vorgenommen, die aller Wahrscheinlichkeit nach als erste für eine mechanische Belastung/für einen Aufprall in Frage kommen: alle Längs- und Querkanten, entsprechend alle Seiten- und Stirnflächen, alle Ecken und bei großen Flächen Bereiche innerhalb dieser Flächen.This energy conversion = destruction of kinetic energy is according to the invention at such preselected locations, lines or areas of the z. B. cuboid body made, in all likelihood be the first to consider a mechanical load / impact come: all longitudinal and transverse edges, correspondingly all side and End faces, all corners and areas within large areas of these areas.

Der Vorgang der Energieumsetzung und die räumliche Anordnung/Ausführung sind beispielhaft an Fig. 1 und 2 dargestellt.The process of energy conversion and the spatial arrangement / execution are exemplified in FIGS. 1 and 2.

Es werden Metallkonstruktionen in runder oder oval gebogener Form in einem Querschnitt wie in Fig. 2 dargestellt an dem schweren Körper angebracht.There are metal structures in a round or oval curved shape in a cross section as shown in Fig. 2 attached to the heavy body.

Die Metallkonstruktionen können als durchgehende Streifen oder in Abschnitten mit zwischenliegenden Freiräumen oder punktförmig angeordnet sein. Bezogen auf eine Fläche/Seite werden sie entgegengesetzt (Fig. 1a) angeordnet. Sie können sowohl an allen Seiten- und Querkanten als auch um die jeweiligen Ecken umgezogen angeordnet werden. The metal structures can be arranged as continuous strips or in sections with spaces between them or in a punctiform manner. In relation to a surface / side, they are arranged in opposite directions ( Fig. 1a). They can be arranged on all side and cross edges as well as around the respective corners.

Die Ausbildung der Metallkonstruktionen, hier die Materialstärke "a", die Freistrecke "b" und der Vorbiegradius "rl" ist abhängig von den jeweils erwarteten mechanischen, vorberechenbaren Formänderungsarbeiten/Reibungsleistung = Energieumsetzung.The formation of the metal structures, here the material thickness "a", the free path "b" and the pre-bending radius "rl" depends on the expected mechanical, predictable deformation work / friction performance = Energy conversion.

Die Vielzahl der möglichen Belastungsrichtungen ist durch die Vektorenschar 13 in Fig. 1a angedeutet. Die Anordnung der Metallkonstruktionen erlaubt eine beliebige, zufällige und in ihrer Richtung wechselnde mechanische Belastung. Das Verhaltung der Metallkonstruktion ist beispielhaft durch die skizzierte Reaktion auf den Belastungsvektor 14 in Fig. 1a und 1b dargestellt.The multitude of possible load directions is indicated by the vector array 13 in FIG. 1a. The arrangement of the metal structures allows any random, changing mechanical load in their direction. The behavior of the metal structure is exemplified by the sketched reaction to the load vector 14 in FIGS. 1a and 1b.

Die Energieumsetzung erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird der vorgegebene Vorbiegeradius "rl" in Fig. 2a verkleinert in Richtung auf die Größe des Radius "r2" in Fig. 2b. Bei diesem Vorgang können auch unregelmäßige Biegeverformungen auftreten. Die Energieumsetzung erfolgt ausschließlich durch Biegung = Formänderungsarbeit.The energy conversion takes place in two stages. In the first stage, the predetermined pre-bending radius "rl" in FIG. 2a is reduced in the direction of the size of the radius "r2" in FIG. 2b. Irregular bending deformations can also occur during this process. The energy conversion takes place exclusively through bending = deformation work.

Nach Auftreffen des freien Endes der Metallkonstruktion - die Freistrecke "b" in Fig. 2a ist ausgenutzt - beginnt eine zusätzliche Energieumsetzung durch Reibung: das freie Ende reibt auf dem festen Ende der Metallkonstruktion in der Strecke "c" in Fig. 2b.After hitting the free end of the metal structure - the free path "b" in FIG. 2a is used - an additional energy conversion by friction begins: the free end rubs on the fixed end of the metal structure in the path "c" in FIG. 2b.

Auch hier können unregelmäßige Reibvorgänge auftreten. In der zweiten Stufe werden also Reibungs- und Formänderungsarbeit zur Energieumsetzung benutzt. Die Energieumsetzung in der zweiten Stufe ist naturgemäß prinzipiell höher als in der ersten Stufe. Es kann ein gestuftes Umsetzverhalten vorgewählt werden.Irregular rubbing can also occur here. In the second So stage become friction and deformation work for energy conversion used. The energy conversion in the second stage is of course in principle higher than in the first stage. There can be a staged implementation behavior be selected.

Die Energieumsetzung durch Reibung in der zweiten Stufe kann z. B. durch Vorbehandlung der vorgewählten Reibfläche - "c" mal Länge der Metallkonstruktion - vergrößert werden, indem die Länge "c" z. B. aufgerauht wird, um den Reibungsbeiwert zu erhöhen. The energy conversion by friction in the second stage can, for. B. by Pretreatment of the selected friction surface - "c" times the length of the metal construction - be increased by the length "c" z. B. roughened to increase the coefficient of friction.  

Flächige Belastungsfälle können dadurch aufgefangen werden, daß gleiche/ähnliche Metallkonstruktionen, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, in beliebigen, geometrischen Anordnungen auf der jeweils betrachteten Fläche des schweren Körpers unter- oder nebeneinander, einzeln als Streifen mit/ohne Unterbruch oder punktförmig angebracht sind.Flat load cases can be absorbed in that the same / similar metal structures, as shown in Fig. 1 and 2, in any geometrical arrangement on the surface of the heavy body under consideration or next to each other, individually as strips with / without interruption or punctiform are.

Bei Verzicht auf die Energieumsetzung durch Reibung können Konstruktionen, wie in Fig. 3, Teil 1, dargestellt, Anwendung finden, vorzugsweise zum Auffangen von Flächenbelastungen.If the energy conversion through friction is dispensed with, constructions as shown in FIG. 3, part 1 can be used, preferably for absorbing surface loads.

Die Anordnung der Metallkonstruktionen kann auch um die Ecken des schweren Körpers herumgeführt werden, um eine spezielle Belastung der Ecken abzufangen. Die Metallkonstruktionen können z. B. an den Ecken oder in sonstigen Zonen erwarteter Höchstbelastung verstärkt sein.The arrangement of the metal structures can also around the corners of the heavy body to be led around a special load of the Intercept corners. The metal structures can e.g. B. at the corners or expected maximum load in other zones.

Eine Verstärkung kann in erster Linie durch Vergrößerung der Materialstärke "a", in zweiter Linie durch die Vorgabe eines größeren Vorbiegeradius "rl", zusätzlich durch Verkleinerung der Freistrecke "b" und letztlich durch Wahl eines Material mit höherem spezifischen Widerstandsmoment erzielt werden.Reinforcement can be achieved primarily by increasing the material thickness "a", in the second place by specifying a larger bend radius "rl", additionally by reducing the free distance "b" and ultimately by choosing a material with a higher specific moment of resistance be achieved.

Die Metallkonstruktionen in ihren verschiedenen Formen und Anbringungsmöglichkeiten werden nach mehreren Belastungsfällen so verformt sein, daß ihre vorgesehene Wirkungsweise Einbußen erleidet. Sie können deshalb einzeln, in ausgewählten Teilstücken/-bereichen oder komplett ausgewechselt werden.The metal structures in their various shapes and attachment options will be deformed after several load cases, that their intended mode of operation suffers. So you can individually, in selected sections / areas or completely replaced will.

Die Lehre der Erfindung kann zur Problemlösung auch in einer dritten oder vierten Stufe beitragen: in vielen Fällen besteht der sogenannte schwere Körper aus mindestens zwei Teilkonstruktionen. In einem steifen Außenrahmen, der vergleichsweise leicht gebaut ist, sind ein oder mehrere schwere Körper mechanisch befestigt, z. B. Containeraußenrahmen 12 mit innenliegendem Tank o. ä. The teaching of the invention can also contribute to problem solving in a third or fourth stage: in many cases the so-called heavy body consists of at least two partial structures. In a rigid outer frame that is comparatively lightweight, one or more heavy bodies are mechanically fastened, e.g. B. Container outer frame 12 with an internal tank or the like.

Die erste und zweite Stufe der Energieumsetzung findet in der oben beschriebenen Weise dadurch statt, daß an dem steifen Außenrahmen die Metallkonstruktionen angebracht werden. Die dritte und vierte Stufe der Energieumsetzung wird dadurch bewerkstelligt, daß gleiche/ähnliche Metallkonstruktionen in die mechanische Verbindungen zwischen schwerem Körper und Außenrahmen eingebracht werden. Diese Situation ist beispielhaft in Fig. 4 dargestellt.The first and second stages of energy conversion take place in the manner described above in that the metal structures are attached to the rigid outer frame. The third and fourth stages of energy conversion are accomplished by introducing the same / similar metal structures into the mechanical connections between the heavy body and the outer frame. This situation is shown as an example in FIG. 4.

Der schwere Körper 11 ist über Befestigungselemente 4 in einem Außenrahmen 12 gehalten, der für die ersten beiden Energieumsetzungsstufen mit den Metallkonstruktionen 3 ausgerüstet ist.The heavy body 11 is held by fastening elements 4 in an outer frame 12 which is equipped with the metal structures 3 for the first two energy conversion stages.

Zusätzlich zu dieser Maßnahme sind gleiche/ähnliche Metallkonstruktionen 5 mit gleicher/ähnlicher Wirkungsweise und Funktion zwischen den Befestigungselementen 4 und vorgewählten Auflagestellen/-flächen des Außenrahmens 12 angeordnet. Auch diese Metallkonstruktionen 5 werden in zwei Stufen (3. und 4. Stufe) vorgewählte Energieumsetzungen an vorgewählten Stellen/Flächen in vorgewählter Art und Größe erbringen.In addition to this measure, the same / similar metal structures 5 with the same / similar mode of operation and function are arranged between the fastening elements 4 and preselected support points / surfaces of the outer frame 12 . These metal structures 5 will also provide preselected energy conversions in two stages (3rd and 4th stages) at preselected locations / areas in a preselected type and size.

Die Erfindung zeigt also konstruktive und bauliche Ausführungen, die gezielte, vorwählbare und vorberechenbare Umsetzungen von kinetischer Energie in Formänderungs- und Reibungsarbeit an vorgewählten Stellen an schweren Körpern mehrstufig für nahezu alle Belastungs- und Anordnungsfälle ermöglichen.The invention thus shows constructive and structural designs that targeted, preselectable and predictable implementations of kinetic Energy in deformation and friction work at selected points heavy bodies multi-stage for almost all stress and arrangement cases enable.

Claims (5)

1. Verfahren und Vorrichtungen zur Umwandlung aufgenommener kinetischer Energie in Formänderungs- und Reibungsarbeit an schweren Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die durch mechanische Lastfälle wie Schlag, Stoß, Punkt-, Linien- und Flächendruck, Scherung, Torsion sowie Biege­ last einzeln oder als Synthese mit jeweils beliebigen Lastrichtungsvektoren aufgenommenen kinetischen Energien an vorgewählten punkt-, linien- oder flächenförmigen Stellen von dort angebrachten vorspringenden Metallkon­ struktionen gezielt in die Energieform Formänderungs- und Reibungsarbeit umgewandelt werden,
  • - wobei in Abhängigkeit von der Größe der Lastfälle sowohl die Gesamtmenge der Umformenergie
  • - als auch die Einzelenergieumformung in Formänderungsarbeit und/oder Reibungsarbeit gestuft voreingestellt ist.
1. A method and apparatus for converting kinetic energy absorbed in deformation and friction work on heavy bodies, characterized in that
  • - The kinetic energies recorded by mechanical load cases such as impact, impact, point, line and surface pressure, shear, torsion and bending load individually or as a synthesis with any load direction vectors at preselected point, line or area-shaped locations from the protruding metal cones attached there structures are specifically converted into the energy form of deformation and friction work,
  • - Depending on the size of the load cases, both the total amount of forming energy
  • - As well as the individual energy conversion in form work and / or friction work is preset in stages.
2. Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieumwandelnden Metall­ konstruktionen (1, 2, 3, 5) an den schweren Körpern (11) sowohl gegen die Lastfälle aus der Umgebung des schweren Körpers (11) als auch zwischen einzelnen schweren Massen innerhalb der Gesamtheit des schweren Körpers (11, 12) ange­ ordnet sein können und so zusätzlich die Energieumsetzung gestuft abläuft. 2. Devices for performing the method according to claim 1, characterized in that the energy-converting metal structures ( 1 , 2 , 3 , 5 ) on the heavy bodies ( 11 ) both against the load cases from the environment of the heavy body ( 11 ) and can be arranged between individual heavy masses within the entirety of the heavy body ( 11 , 12 ) and so the energy conversion also takes place in stages. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkonstruktionen (1, 2, 3, 5) beispielsweise in frei wählbaren Rundungen gebogen sind oder sonstige vorgegebene mechanische Vor­ verformungen aufweisen, die im Belastungsfall ein hohes Widerstandsmoment besitzen und/oder nach einer vorbe­ stimmten Verformung im Lastfall zusätzlich in sich Rei­ bungsenergie verbrauchen, deren Höhe durch Ausführungen der Körperoberfläche vorbestimmt werden kann.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the metal structures ( 1 , 2 , 3 , 5 ) are bent, for example, in freely selectable curves or have other predetermined mechanical deformations which have a high section modulus in the case of loading and / or after a vorbe agreed deformation in the load case additionally consume frictional energy, the amount of which can be predetermined by executing the body surface. 4. Vorrichtungen nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkonstruktionen (1, 2, 3, 5) durch Vorwahl von unterschiedlichen Ausführungen der Körperoberflächen an verschiedenen vorgewählten Stellen, Punkten, Linien und Flächen verschieden große vorwählbare Umformenergien aufnehmen.4. Apparatus according to claim 2 or claim 3, characterized in that the metal structures ( 1 , 2 , 3 , 5 ) by preselection of different designs of the body surfaces at different preselected locations, points, lines and areas absorb different sized preselectable forming energies. 5. Vorrichtungen nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkonstruktionen (1, 2, 3, 5) einzeln, in Strecken/Zonen oder insgesamt nach Belastung beliebig ausgetauscht und damit erneuert werden.5. Devices according to claims 2 to 4, characterized in that the metal structures ( 1 , 2 , 3 , 5 ) individually, in sections / zones or in total after loading and replaced as desired and thus renewed.
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Cited By (2)

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BE1007023A3 (en) * 1993-05-05 1995-02-21 Blagden Ind Plc Stackable container
CN101378973B (en) * 2006-02-03 2012-05-30 安格斯公司 Shock absorbing substrate container

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