DE635018C

DE635018C - Stromlinienfoermiger Kopfteil mit zurueckliegendem Fuehrerstandsaufbau fuer Triebwagen mit hohen Geschwindigkeiten

Info

Publication number: DE635018C
Application number: DEK128599D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Heyner; Dipl-Ing Franz Kruckenberg
Original assignee: CURT STEDEFELD DIPL ING; FRANZ KRUCKENBERG DIPL ING
Current assignee: CURT STEDEFELD DIPL ING; FRANZ KRUCKENBERG DIPL ING
Priority date: 1933-01-14
Filing date: 1933-01-14
Publication date: 1936-09-14

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
14. SEPTEMBER 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVr 635018 KLASSE 20 c GRUPPE

mit hohen Geschwindigkeiten

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Januar 1933 ab

Die heutigen Eisenbahnfahrzeuge sind gegen Zusammenstöße durch Puffer, Rammkonstruktionen, Stirnwandversteifungen, Pufferstreben usw. bestens geschützt. Schwere Zusammenstöße, denen diese Konstruktionen nicht oder nur unter beträchtlicher Verformung gewachsen wären, sind sehr selten geworden. Leichte Zusammenstöße dagegen kommen sehr häufig vor: der Rangierbetrieb ist eine Kette leichter Zusammenstöße. Auch Kollisionen mit Tieren, Kraftwagen undFuhrwerken auf schienengleichen Überwegen und auf freier Strecke sind bei aller Vorsicht unvermeidbar. Derartige leichte Zusammenstoße sind bei den üblichen Betriebsgeschwindigkeiten für. schwere Schienenfahrzeuge ungefährlich ; sie werden kaum beschädigt, Führer und Passagiere kaum gefährdet.

Das ändert sich grundsätzlich, wenn es sich um leichte Schnellfahrzeuge handelt. Die Kräfte, die sich im Falle eines Zusammenstoßes zwischen den beiden kollidierenden Massen auswirken, wachsen mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Daraus ist ersicht-Hch, daß auch verhältnismäßig geringe Masisen bei höheren Geschwindigkeiten schon erhebliche Kräfte ausüben können.

Bei den bisher gebauten Schnelltriebwagen wurden deren Köpfe denen langsam laufender Triebwagen nachgebildet. An der Spitze des über die Laufwerke vorstehenden Wagenkastens befindet sich hierbei eine Wand aus verhältnismäßig dünnen Blechen und Glas. Der Führerstand mit Führer und Kontrollapparaten liegt hierbei ini Bereich des größten Staudruckes und der bei Kollisionen am stärksten gefährdeten Stelle des Fahrzeuges. Zum Schutz dieses Führer Standes und weiter von Fahrzeug und Passagieren hat man die gebräuchlichen Konstruktionen herangezogen: Scheibenpuffer oder Pufferbalken nehmen federnd Stoßkräfte auf, schwere Rammkonstruktionen üblicher Bauart solche durch elastische und plastische Formänderungsarbeit. Derartige Konstruktionen sind für Schnell triebwagen unbrauchbar: sie zerstören die glatte Stromlinienform, die am Fahrzeugkopf besonders sorgfältig durchgebildet sein muß, und sind so schwer, daß wesentliche nur durch Leichtbau erzielbare Vorteile aufgehoben werden.

Durch die Erfindung wird ein neuer Kollisionsschutz für Schnellfahrzeuge geschaffen. Die an sich bekannte stumpfe Kopfform stromlinienförmiger Schnellfahrzeuge wird neuartig geformt und so aufgebaut, daß Hindernisse abgedrängt und infolgedessen lebenswichtige Stellen, wie Führerstand, Maschinenanlage usw., nicht gefährdet werden. Zu diesem Zweck wird der Fahrzeugkopf und der

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Frans Kruckenberg in Köln-Deuts und Dipl.-Ing. Fritz Heyner in Hannover.

Führerstandsfensteraufbaulang nach vorn ausgezogen, wobei der Kopf im Aufriß eine annähernd senkrechte, oben nach vorn ausla dende kuppige Schneide erhält: Innerhalb der glatten Außenhaut sind von der äußerßteii Spitze an bis zum vollen Wagenquerschinfl an einer oder mehreren Stellen starke AB-weisprofile angeordnet. Diese können als stromlinienförmig verkleidete Abweisrippen ίο äußerlich am Fahrzeugkörper sichtbar sein. Außerhalb des Gebietes des größten Staudruckes, an einer Stelle, an der die Abweisrippen mit Sicherheit schon ihre Aufgabe erfüllt haben, liegen die Führerstandsfenster. Die kuppige Spitze wird durch Verstärkung zu einem starken Schild ausgebaut und stützt sich über Puffer, die innerhalb der glatten Außenhaut liegen, gegen das die Rammkbnstruktion bildende Tragwerk des Fahrzeuges ader die. Abweisrippen ab. Dadurch werden Stoßkräfte, die vorn auf den Wagenkopf wirken, gleichmäßig auf alle Querschnitte der Tragwerkskonstruktiön verteilt.

Auf der Zeichnung sind Ausfühnungsbeispiele des Gegenstandes 'der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι und 2 iri Ansicht und Draufsicht den neuen Kopfteil,

Fig. 3 und 4 eine andere Ausführungsform, Fig. 5 und 6 den Kopfteil mit nur einer Abweisrippe,

Fig. 7 und 8 mit zwei Abweisrippen, Fig. 9 und 10 mit drei Abweisrippen, Fig. 11 und 12 eine weitere Ausführungsform des neuen Kopfteiles,

Fig. 13 eine schaubildliche. Darstellung der Gesamtanordnung nach Fig. 11 und· 12 in größerem Maßstabe,

Fig. 14 eine besondere Festlegung der kuppigen Spitze,

Fig. 15 die Schlitzüberdeckung zwischen der Spitze und dem anschließenden Kopfteil. Der neue Fahrzeugkopf ist nach Fig. 1 und 2 gegenüber der bisher üblichen Form 22 der Umrißlinie nach der neuen Linie 21 stark zugespitzt, damit Hindernisse leicht, ohne daß große Kräfte dazu nötig sind, zur Seite gedrängt werden können. Die beiden Kraftdiagramme in Fig. 2 stellen die Größenverhältnisse der zu erwartenden Abweiskräfte bei gleicher Geschwindigkeit und gleichem Hindernis für die beiden Kopfformen in Vergleich. Q ist die Kraft, die zwischen Hindernis und Wagenkopf wirkt. P und P' sind die Abweiskräfte; die am stumpfen Kopf P' ist augenscheinlich wesentlich größer als die am neuen zugespitzten . Kopf P, Die tinter der glatten Außenhaut vorgesehenen starken Abweisprofile 23, 24 erstrecken sich von dem Ort 25 des größten Staudruckes an der Spitze des Kopfes aus über die ganze Länge des Fahrzeugkopfes bis zum Führerstand 26. Das Abweisprofil _V23 ist hinter den niedrigen Führerstands-* , fenstern 29 entsprechend deren Neigung bei ^rder Stelle 27 nach oben abgeknickt und ₍Schließt sich bei der Stelle 28 an das Fahr-' zeugtragwerk an. Der Führerstandsf ens terstreifen 29 ist wie ein Stirnband über den Wagenkopf gelegt. Die Fenster selbst sind etwa unter 45 ° gegen die Waagerechte geneigt, damit vor ihnen ein sanft nach oben abgelenkter Luftstrom entsteht, der leichtere Gegenstände, wie z. B. Vögel, über den Fensterstreifen nach oben wegreißt. In der vorderen Kuppe des Fahrzeugkopfes bilden die Abweisprofile 23, 24 gleichzeitig die Aussteifung des Schildes 30. "Bei 31, 32, 33 sind sie unterbrochen. Der ausgesteifte Schild 30 stützt sich bei 31, 32 gegen das Wagentragwerk mit den in der Wagenlängsrichtung federnden Puffern ab, die sich bei 34, 35 an das Wagentragwerk anschließen. Am Hilfsstützpunkt 36 kann sich die Spitze mit der Stelle 37 .außerdem anlehnen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen ähnlich ausgebildeten Kopfteil. Die Abweisprofile sind der Einfachheit halber durch Mittellinien angedeutet. Die; übrigen Einzelheiten werden sinngemäß aus den Fig. 1 und 2 übernommen. Im Gegensatz zum Abweisprofil 23 (Fig. 1 und 2) ist hier das Abweisprofil 38 bei 39 schon kurz vor dem Führerstandsfensterstreifen 40 nach oben abgeknickt. Dadurch wird eine stromlinienförmig umkleidete Nase 4x1 gebildet, die dem Führerstand besonderen Schutz gewährt. Eine solche Nase kann natürlich leicht zur Ableitung von Auspuffgasen eines im Fahrzeugkopf untergebrachten Motors* 19 durch die Auspuffleitung 20 dienen. In vielen Fällen ist es erforderlich, die Teile der Abweisprofile, die in der schildähnlichen Wagenspitze liegen, für häufiger zu erwartende Kollisionsfälle besonders auszubilden. Solche Fälle sind beispielsweise Zusammenstöße mit Eisenbahnfahrzeugen mit normalen Puffern. Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, liegen die Abweisprofile 42 in Höhe der Eisenbahnpuffer und sind, seitlich herausgezogen, als stromlinienförmig verkleidete Rippen 43 äußerlich sichtbar.

Fig. 5 und 6 zeigen, daß das Abweisprofii 44 als stromlinienförmig verkleidete Rippe 45 äußerlich am Wagenkörper sichtbar ist und sich von der Wagenspitze 46 bis zum Führer-Standsfensterstreifen 47 erstreckt.

In den Fig. 7 und 8 sind zwei Abweisprofile 48 und 49 vorgesehen; die Führerstandsfenster können noch durch ein kurzes Profil 50 geschützt werden. Die stromlinienförmig verkleideten Rippen 51, 52 sind an der Außenfläche des Wagenkopfes zu sehen.

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In den Fig. 9 und 10 sind drei Abweisprofile 53, 54, 55 innerhalb der stromlinienförmigen Rippen 56, 57, 58 untergebracht. Die Fenster 59 liegen an; den Enden der von den Rippen 56, 57, 58 gebildeten Einschnitte. Auch die Ausführungsformen nach Fig. 5 bis 10 sind sinngemäß mit dent in den Fig. 1 und 2 angegebenen Einzelheiten zu versehen. Nach den Fig. 11 und 12 ist die Antriebsanlage 62 und der Führerstand 61 des Kopfteiles 60 mit dem Drehgestell 63 geschützt durch die Abweisprofile 64 und 65, die sich in dem Kopfschild 66 als senkrechter Versteifungsbalken 67 und waagerechter Versteifungsbalken 68 fortsetzen. Beide Balken folgen in ihrer Form der starken stromlinienförmig geführten Außenhaut und liegen so, daß sie gleichzeitigStoßfänger bei bestimmten wahrscheinlichen Kollisionen sind. Der waagerechte Balken 68 liegt in der Höhe der Puffer normaler Eisenbahnfahrzeuge, der senkrechte Balken deckt die üblichen Mittelpufferungen. Dabei hat der senkrechte Balken 67 zweckmäßig Schiffsstevenform, um

z5 Auf klettern von Hindernissen auf den Wagenkopf zu verhindern. Der Kopfschild 66 stützt sich vermittels der beiden oberen Puffer 69, 70 gegen das waagerechte Abweisprofil 65, das gleichzeitig den waagerechten Verband des Wagenkopfes bildet, und damit gegen das Wagentragwerk, der untere Puffer 71 gegen dieses unmittelbar ab.

Der waägerechte71 und der senkrechte Versteifungsbalken 72 nach Fig. 13 sind bei 73 starr miteinander verbunden und durch ein nur teilweise gezeichnetes starkes Blech 74 in einer stromlinienförmigen Spitze verkleidet. Vermittels der Kugelgelenke 75, 76, Jj ruht dieser stromlinienförmige Schild auf den Puffersäulen 78, 79, 80. Die Puffer 78, 80 sind über Kugelgelenke 8.1, 82 mit dem Tragwerk des Fahrzeugkörpers verbunden, der Puffer 79 ist starr an diesem befestigt. Die drei Puffer 78, 79, 80 können in der Wagenlängsrichtung die Stoßkräfte federnd aufnehmen. Damit der Schild keine Drehbewegungen in der Querschnittsebene um das Kugelgelenk 76 machen kann, ist einer der oberen Puffer, beispielsweise 78, vermittels des Augenstabes 83 am Wagentragwerk senkrecht oder annähernd senkrecht zur Verbindungslinie der Kugelgelenke 75 und 76 stehend, festgelegt. Die Befestigungspunkte 84 des Augenstabes 83; am Puffer 78 müssen sich auf einem Kreis bewegen können. Deshalb müssen die Befestigungspunkte 84 so ausgebildet sein, daß das möglich wird. Der Puffer 80 dagegen kann sich frei einstellen. Ein Gegenlager 85 begrenzt einerseits die Bewegungen des Schildes infolge Federung der Puffer und sorgt andererseits dafür, daß alle.

Puffer mit ihrer gesamten Federungsarbeit ausgenutzt werden. Das Gegenlager 85 kann unmittelbar am Tragwerk angebracht sein, aber auch am Abweisprofil 86 sitzen, das selbst wieder mit der Tragwerkskonstruktion verbunden ist. Die Puffer 78 und 80 übertragen, an den Knotenpunkten 87 und 88 die Kräfte auf das Wagentragwerk. Die Kugelgelenke 81 und 82 und die an den Knotenpunkten 87 und 88 anschließenden Diagonalen 89, 90, 91 und 92 sorgen für gleichmäßige Verteilung dieser Kräfte auf die längslaufenden Hauptquerschnitte des Wagentragwerks, die Gurtstäbe 93, 94, 95, 96 und den waagerechten Abweisrahmen 97. Die Versteifungsbalken 71 und 72 weisen inj ihrem vordersten Teil bei 98 Querschnittsschwächungen auf. Diese Schwächungen bewirken, daß dann, wenn das elastische Arbeitsvermögen der Puffer und des-Tragwerks erschöpft ist, die Wagenspitze anfängt, sich plastisch zu verformen, und in großem Maßstabe durch plastische Formänderungsarbeit lebendige Kraft verzehrt. In diesem Falle wird der Schild breitgequetscht, wobei er sich vorerst weiter gegen die Puffer 78 und 80 abstützt. Dabei müssen die Puffer 78 und 80 seitlich ausweichen. Damit dadurch keine Gefährdung des Wagenkörpers entsteht, sind sie außerhalb des Wagentragwerks angeordnet und können, allerdings unter Zerstörung der leicht ersetzlichen Außenhaut, seitlich ausweichen. Erst nachdem der Schild vollkommen zerstört und breitgequetscht ist, können Wagentragwerksteile zur Zerstörung kommen.

Selbstverständlich kann eine derartige Stoßschutzvorrichtung auch bei einem Fahrzeug mit Blechwänden angewendet werden. Dabei tritt an die Stelle der längslaufenden Gurte 93, 94, 95, 96 die gesamte Blechwand. Die gleichmäßige Verteilung der Stoßkräfte muß dann durch Aussteifungsprofile vorgenommen werden.

Für den Erfolg- der beschriebenen Stoß-Schutzeinrichtung ist die Anzahl der Puffer nicht ausschlaggebend,. es können mehr oder weniger als drei Puffer angeordnet werden.

In Fig. 13 ist der innen versteifte Kopfschild durch das Kugelgelenk 76 und den Augenstab 83 gegen Drehung in der Querrichtung gesichert worden. Die Fig. 14 zeigt eine andere Festlegungsart. Am Deckel 116 des Puffergehäuses 117 ist ein Flansch 118 befestigt, n₅ an dem mittels der Bolzen 119 ein Querbalken 120 angebracht ist. Der am Tragwerk befestigte Zapfen 121 legt die Spitze räumlich fest und "überträgt Seitenkräfte auf das Wagentragwerk. Der Querbalken 120 stützt sich mit den Schlitzen 122 auf einen am Pufferdeckel 123 angebrachten Flansch 124

vermittels der Bolzen 125 ab. Die beiden Puffer können -sicfc in-den gewünschten Grenzen einstellen, wenn! man die Bolzen 119, 125, die den Querbalken· 120 und die Flanschen 118, 124 verbinden, mit Federringen versieht.

An der Übergangsstelle von dem innen· versteiften; Kopfschild zum anschließenden .Fahrzeugkopfteil entsteht ein Schlitz, der für den Luftwiderstand des· Fahrzeuges· ungünstig ist und deshalb möglichst abgedeckt werden muß. In Fig. 15 ist eine derartige Konstruktion dargestellt. 126 ist die Blechaußenhaut, die bei 127 unterbrochen ist. 128 und 129 sind Teile des Außenhautgerippes. Der Schlitz bei ist durch ein Federblech 130 verdeckt. Natürlich ist es nicht möglich, durch dieses Blech völlige Dichtigkeit zu erzielen. Zu diesem Zwecke ist ein rings um den Querschnitt laufender undurchlässiger Gummioder Gewebestreifen 131 angeordnet.

Claims

Patentansprüche:

i. Stromlinienförmiger Kopfteil mit zurückliegendem Führerstandsaufbau für Triebwagen mit hohen Geschwindigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz gegen die während der Fahrt vor den Schnellwagen geratenden Körper der eigentliche Kopf und der stirnbandähn-■ lieh, hinter und über diesem angeordnete schmale Führerstandsfensteraufbau (29) abweichend von der theoretisch günstigsten gedrungenen Stromlinienform (22) nach vorn lang ausgezogen sind und der Kopf durch besondere innenliegende Abweisprofile (23, 24) ausgesteift und am vordersten Ende mit einem Stoßarbeit verzehrenden Kopfschild (30) versehen ist.
2. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb der glatten Außenhaut liegenden Abweisprofile (44) als eine oder mehrere stromlinienförmig verkleidete Abweisrippen (45 oder 51, 52) aus dem Wagenkopf hervortreten.
3. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb" der glatten Außenhaut des Kopfschildes des Wagenkopfes liegende waagerechte Abweisprofil beiderseitig als stromlinienförmig verkleidete Abweisrippe (43) aus dem Kopfschild hervortritt. ' ■
4. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Mittelebene des Wagenkopfes oben angeordnete Abweisprofil (38) kurz vor dem Führerstandsfensterstreifen (40) als stromlinienförmig verkleidete Nase (41) hervortritt.
5. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfschild vorn eine nach unten senkrecht verlaufende oder unten schräg nach hinten geneigte Begrenzung hat.
6. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß der. Kopfschild ein durch starke Abweisprofile (71,72) innen versteifter Schild ist, wobei diese Abweisprofile an ihren Verbindungsstellen (73)' Querschnittsschwächungen haben können.
7. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfschild durch zwei oder mehrere-in beiden Längsrichtungen des Wagens federnde Puffersäulen (78, 79, 80) am Wagenitragwerk festgelegt ist.
8. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kopfschild tragenden federnden Puffersäulen (78, 80) in seitlichen, durch die Außenhaut abgedeckten Taschen liegen, damit sie, ohne das Tragwerk des Wagenkörpers zu beeinflussen, bei Zerstörung des Kopf Schildes ungehindert seitlich ausweichen können.
9. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfschild auf den Puffern (78, 79, 80) kugelig, beispielsweise mit Kugelgelenken (75, 76, yfj gelagert ist.
10. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß. sich der Kopfschild auf drei Puffern (78, 79, 80), deren Längsachsen nicht in einer Ebene liegen, kugelig abstützt und daß einer dieser drei Puffer (79) starr mit dem Fahrzeugtragwerk verbunden ist, .so daß durch die Verbindung (83) die Drehung des Kopfschildes um den festliegenden Puffer (79) in der Ouerschnittsebene des Fahrzeuges verhindert wird.
11. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kopfschild an Hilfsstützpunkten (85) gegen das Fahrzeugtragwerk abstützt.
12. Stromlinienförmiger Kopfteil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (127) zwischen dem Kopfschild und dem anschließenden Hauptteil des Wagenkopfes durch Federblechstreifen (130) und Stoffstreifen (131) abgedichtet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen