DE7513376U

DE7513376U - Halteschaekel

Info

Publication number: DE7513376U
Application number: DE7513376U
Authority: DE
Original assignee: STRAINSTALL Ltd COWES ISLE OF WIGHT (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: STRAINSTALL Ltd COWES ISLE OF WIGHT (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1974-04-26
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1976-01-22
Also published as: GB1459027A; JPS5415507B2; DE2518548A1; DE2518548B2; BE828449A; SE7504664L; ZA752705B; NL164815B; AU8053675A; IT1037634B; FR2269068A1; NL164815C; FR2269068B1; US3992934A; CA1047278A; JPS5131485A; NL7504915A; DE2518548C3; NO751484L

Description

Pstentenwalt Dr.rer.net. Günter Bunse München 80

Studatraßfeo · TsI. 476E14

6. Rug. 1975

α Ti-. i

Strainstall Limitec\ Cov;es, IsIe oi" VJight

I-'alteschbUcel

Die Erfindung betrifft einen Haltesciiälcel re~\ä2 dem Oberbegriff des Anspruches 1 und betrifft insbesondere einen Kaltοschäkel sum Vertäuen eines 3ootes, Schiffes, oder eines anderen Wasserfahrzeuges oder einen Halteschäkel zurr. Vertäuen an einem Schleppfahrzeug oder Schlepper.

Um eine sichere und wirksame Vertäuung von großen Wasserfahrzeugen su gev'ährleisten, müssen die Spannungen in den Vertäu- und Halteleinen bzw. -seilen überwacht werden, um das Risiko und die Gefahr zu vermindern, daß sich das Viasserfahrzeug

versehentlich von seinem Liegeplatz, beispielsweise einer Mole oder einem Kai, von einem Anker oder einer Boje, oder auch von einem Schleppfahrzeug losreißt.

Bei bestehenden Verfahren, um die Spannungen in den Vertäu- oder Halteleinen bzw. -seilen zu berechnen, Bind lineare Dehnungsmeßstreifen an den Seitenplatten des Haltehakens oder der -rolle angebracht, so daß die Achse der Meßstreifen bezüglich der voraussichtlichen Richtung der maximalen Hauptbean-Epruchung ausgerichtet ist. Oder es kann eine Rosette aus Dehnungsmeßstreifen an den Seitenplatten des Hakens oder der Rolle angebracht werden, mittels welchen die maximale Hauptbeanspruchung gemessen und die Richtung angezeigt wird, in welcher die Beanspruchung bzw. Spannung wirkt. Jedoch entspricht und erfüllt keines dieser beiden Verfahren ganz den Erwartungen, da die angebrachten Dehnungsmeßstreifen sehr empfindlich bezüglich einer Beschädigung sind, und da unbekannte, in den Seitenplatten vorhandene Beanspruchungen und Spannungen eine irreführende Information schaffen können.

Die Erfindung soll daher eine Halteeinrichtung mit einer Belastungsfühleinrichtung schaffen, welche dazu verwendet werden kann, um beider Benutzung von Halte- oder Vertäueinrichtungen, d.h. während

des Betriebs befriedigende Ergebnisse und einen zufriedenstellenden Nutzwert zu schaffen.

Auch hat sich herausgestellt, daß eine Halteeinrichtung mit einem Bolzen oder Zapfen in einem entsprechenden Bolzen- bzw. Zapfengelenk am besten hinsichtlich seiner Beanspruchung überwacht v/erden kann, indem ein Dehnungs- bzw. Beanspruchungssensor oder -fühler an dem Bolzen oder Zapfen selbst vorgesehen wird.

Gemäß der Erfindung ist daher eine Halteeinrichtung mit einem Zapfen- oder Bc'zengelenk, welches bei Benutzung einer Scherbelastung oder -beanspruchung an einem Bolzen oder Zapfen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen mindestens einen. Bereich mit einem Querschnitt aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der der Auflagefläche des Bolzens ist, daß in diesem Bereich mindestens ein Paar Beanspruchungssensoren oder -meßfühlern angebracht sind, welche in einer elektrischen Schaltung miteinander verbunden sind, um die Seherbeanspruchung aufgrund der auf den Bolzen ausgeübten Kraft anzuzeigen, und daß der Bolzen mit einer Einrichtung versehen ist, mittels welcher die Wirkungsebene der Beanspruchungssensoren oder -meßfühler im wesentlichen in Richtung einer resultierenden, aus-

geübten Scherkraft ausgerichtet gehalten ist.

Vorzugsweise sind zvei Paar von Beanspruchungs- »ensoren oder -meßfühler einander genau diametral gegenüberliegend in dem Bereich vorgesehen. Ferner können vorzugsweise auch ein Paar von Beanspruchungs-Sensoren oder -meRfühlern in der Nähe jedes Endes des Bolzens vorgesehen sein. Darüber hinaus kann gemäß einer v/eiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung jedes Paar von Beanspruchungssensoren oder -meßfühlern an einem flachen bzw. abgeflachten Teil des.einen kleineren Durchmesser aufweisenden Bereichs angebracht sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Schlepp- oder Haltehakens gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise in Einzelteile aufgelöste Darstellung eines in Fig. 1 dargestellten Bolzens mit Beanspruchungssensoren bzw. -meßfühlurn;

Fig. 3A und 3B eine Drauf- bzw. eine Schnittansicht des Bulzens der Fig. 2; - 5 -

Fig. 3C und 3D Schaltbilder von Beanspruchungssensoren bzw. Dehnungsme3elementen an dem Bolzen der Fig. 2, wobei die Elemente in Form einer Wheatstone'sehen Brücke geschaltet sind; und

Fig. 4 eine Schnittansicht durch den Bolzen der Fig. 2 entlang seiner Achse im Falle einer Be an spruchung.

In Fig. 1 ict ein Zapfen- oder Bolzenlagex 1 in vertikaler Richtung an einem Grund- oder Halteteil 2 gehaltert ,--welches seinerseits wiederum drehbar an einem Kai oder Pier, einem Anlageplatz oder einem Schleppfahrzeug bzw. Schlepper mittels eines nicht dargestellten, durch eine öffnung oder eine Bohrung hindurchgehenden Bolzens angebracht ist. Ein Bolzen 4 aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metall ist in einer Art Lager 5 in dem Bolzenlager 1 gelagert und erstreckt sich durch öffnungen bzw. Bohrungen 6 in Seitenplatten bzw. Preßbacken 7 hindurch, welche auf jeder Seite des Zapfen- oder Bolzenlagers 1 angeordnet sind. Die Seitenplatten sind durch teilweise mit Gewinde versehenen Abstandshaltern oder -stäben 8, welche mittels Schraub muttern gesichert sind, in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten. Ein weiterer Bolzen oder Zapfen 10 ist durch öffnungen 11 in den Seitenplatten

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7 hindurchgeführt und in einem Lager 12 in einem Haken 13 gelagert. Ein mittels Schraubmuttern 15 befestigter Auslösemechanismus 14 ist zwischen den Seitenplatten 7 angeordnet und in bekannter Weise betätigbar, um die Schlinge einer nicht dargestellten, über den Haken 13 geführten Halteoder Schleppleine zu lösen.

Während des Betriebs wird die gesamte Spannung bzw. der gesamte Zug in der Halte- oder Schleppleine über den Haken 13 und die Seitenplatten 7 sowie über den Bolzen 4 an das Zapfen- oder Bolzenlager 1 übertragen; infolgedessen ist der Bolzen 4 einer doppelten Scherbeaaspruchung an den Übergangs stellen zwischen den Seitenplatten 7 und dem Zapfen oder Bolzenlager 1 ausgesetzt. Mittels einer Sicherungsplatte 13 ist der Bolzen an der Außenfläche einer der Seitenplatten 7 gesichert, wodurch eine relative Drehung (des Bolzens bezüglich der Platte) verhindert ist.

Die Scherbeanspruchung an und in dem Bolzen 4 unter der Wirkung der Halte- oder Schleppleine wird mittels vier Paaren von Beanspruchungssensoren oder -meßfühlern überwacht, welche durch Dehnungsmeßstreifen bzw. -elemente 17, 18; 19,20; 21,22; und 23,24; gebildet sind (siehe Fig. 2, 3A und 3B),

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welche an der Außenfläche des Bolzens an den Übergangsstellen zwischen den Seitenplatten 7 und dem Zapfen- bzw. Bolzengelenk 1 angebracht sind. Die Sensoren oder Meßfühler sind in bekannter Weise zum Messen einer Scherbeanspruchung angebracht; die Elemente 17, 18 und 19,20 sind an der Oberfläche des Bolzens 4 unter einem Winkel von 180° bezüglich der Elemente 21, 22 und 23, 24 angeordnet. Vor der Anbringung der Sensoren wird der Bolzen entlang seines Umfanges an Bereichen 25 dünner gemacht, um dadurch einen Querschnitt zu schaffen, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Auflagefläche des Bolzens, um dadurch direkte Druckbeanspruchungen durch die Seitenplatten 7 und das Lager 1 auf die Sensoren an den dünner Gemachten Bereichen 25 auszuschalten.

Zwei Paar von diametral einander gegenüberliegenden und parallelen ebenen, glatten Flächen 26 sind in den dünner gemachten Bereichen 25 durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet; auf diesen flachen, ebenen Flächen sind die Sensoren angebracht. Vor der Sicherung mittels der Platte 16 wird der Bolzen 4 bezüglich der Seitenplatten 7 so ausgerichtet, daß die Ebene der flachen Stellen und damit der Dehnungselemente parallel zu der Wirkungslinie der ausgeübten Beanspruchung und Belastung

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verläuft.

In dem Bolzen 4 sind eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung 27 sowie Hilfsbohrungen 28 vorgesehen, welche von der axialen Bonrung 27 zu den Stellen verlaufen, wo die Sensoren bzw. Meßelemente angebracht sind (siehe Fig. 3B). Die Sensoren oder pehnungs)-MeSelemente 17 bis 24 sind in Form einer Wheatstone'sehen Brücke geschaltet, und miteinander verbunden, wie in Fig. 3C dargestellt ist; nicht dargestellte Verbindungsleitungen sind durch die Bohrungen 27 und 28 geführt.

An einer an einem Ende des Bolzens 4 befe tigten Abdeckplatte 30 ist eine Steckerverbindung 2 9 vorgesehen, über welche eine Eingangsspannung zu elektrischen Anschlüssen 31 und 32 der Wheatstone¹ sehen Brücke zugeführt werden kann, während der elektrische Ausgang von de: Wheatstone'sehen Brücke an elektrischen Anschlüssen bzw. Verbindungen 33 und 34 entnommen wird.

Wenn eine mechanische Spannung oder Beanspruchung von einer Halte- oder Schleppleine bzw. einem entsprechenden Seil auf den Haken 13 in Fig. 1 ausgeübt wird, dann wird dieser durch die sich ergebende Scherbeanspruchung in dem Bolzen verformt bzw. de-

formiert, wie in Fig. 4 dargestellt ist; diese Verformung oder Deformation ist proportional der auf den Haken ausgeübten Spannung oder Beanspruchung. Der elektrische Widerstand der Beanspruchungs- bzw. Dehnungsmeßelemente 17 bis 24 ändert sich ebenfalls, so daß sich auch der elektrische Ausgang «m der Wheatstone'sehen Brücke ändert, so daß auf diese Weise die Spannung bzw. der Zug in einer an dem Haken 13 angebrachten Leine gemessen werden kann.

Da der Bolzen 4 an den Seitenplatten 7 gehaltert und gesichert ist, bleiben die Wirkungsebenen der Sensoren oder Dehnungsmeßelemente parallel zu der Wirkungslinie der ausgeübten Belastung, auch wenn sich die Beanspruchungsrichtung bezüglich einer Halte- oder Abschleppleine ändert.

Die Verwendung von vier Paaren von Beanspruchungsbzw. Dehnungsmeßsensoren ergibt eine gering/ Empfindlichkeit der Brückenschaltung bezüglich Beanspruchungsänderungen, die in Hinblick auf die Erfindung unerheblich und irrelevant sind, beispielsweise eine axial wirkende Spannung oder Beanspruchung, ein radialer Druck oder Biegemomente in dem Bolzen selbst; bei Verwendung von nur zwei Paaren von Beanspruchungs- oder Dehnungsmeßelementen dürften kaum zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden.

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Nicht dargestellte Schutzplatten, beispielsweise aus Metall, welche die Beanspruchungsmeßsensoren abdecken, können vorgesehen sein und mittels Schrauben befestigt werden, welche in mit entsprechenden Gewinden versehene Bohrungen 35 eingeschraubt sind.

Wenn sehr lange Kabel oder Verbindungsleitungen erforderlich sind, um die Einrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung zu verbinden, welche den elektrischen Ausgang der Wheatstone·sehen Brücke darstellt, kann ein Verstärker 36 in einem Holzrauin vorgesehen sein, welcher an einem Ende des Bolzens ausgebilde-t ist, und kann an der Innenfläche der Abdeckplatte 30 befestigt sein- Der Verstärker schafft eine stabile Niederspannungs-Erregung f'ir die in einer Wheatstone'sehen Brücke geschalteten Beanspruchungs- bzw. Dehnungsmeßelemente und verstärkt die Ausgangsspannung der Brückenschaltung, so daß ein Signal, welches genau der Ausgangsspannung der Brüekenschaltung entspricht, an einer Anzeigeeinrichtung unabhängig von der Kabellänge und unabhängig von unerwünschten elektrischen RauschSignalen erhalten wird.

Vor dem Einpassen der Abdeckplatte 30, welche auf den Bolzen aufgeschraubt oder mittels eines nicht dargestellten O-Rings an dem Bolzen abgedichtet ist,

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kann der Hohlraum 37, in welchem der Verstärker untergebracht ist, beispielsweise mit Transformatorenöl gefüllt werden, wobei der Zugang zu der Bohrung 27 vorher mittels Gießharz u.a. abgedichtet worden ist. Der Verstärker 36 und der Hohlraum 37 sind jedoch in vielen Anwendungsfällen nicht erforderlich.

Auch kann die Scherbeanspruchung in dem Bolzen 10 gemessen werden, welcher dann so ausgebildet und ausgeführt sein würde, wie der vorbaschriebene Bolzen 4, v/elcher dann jedoch selbst ein herkömmlicher Bolzen wäre.

Eine Halte- oder Vertäurolle gernäR der Erfindung entspricht dem Haken in Fig. 1, wobei der einzige Unterschied im Aufbau darin besteht, daß eine herkömmliche Rollenanordnung, um welche eine Halte- oder Vertäuleine herumgeführt ist, den Haken 13 in Fig. 1 ersetzt; einer der beiden Bolzen kann dann auch hier wieder wie der Bolzen ausgebildet sein, welcher in Fig. 2, 3A und 3B dargestellt ist; im übrigen weist jedoch die Halterolle den herkömmlichen Aufbau auf.

Wann eine Halte- oder Schleppwinsch- bzw. -windentrommel mit einem Bolzen in deren. Bremsbackenlager-

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Verbindungsteil oder eine Halte- bzw. Vertäudarchführung mit einer Ketten- oder Kabelsperrung bzw. einem entsprechenden Stopper mit einem Dreh- oder Gelenkbolzen als Kalteeinrichtung gemäT der Erfindung verwendet wird, dann wird der herkömmliche Bolzen durch einen Bolzen ersetzt, wie er beispielsweise in Fig. 2, 3A und 3B dargestellt ist, v/ährend im übrigen die Einrichtungen den herkömmlichen Aufbau aufweisen.

Ein herkömmlicher Halte- oder Vertäuschäckel kann in analoger Weise abgeändert v/erden, d.h. sein Bolzen wird mit Beanspruchungs- bzw. Dehnungssensoren in entsprechender Weise versehen, wie in den Fig. 2, 3A und 3B dargestellt ist.

Die vorbeschriebene Ausführungsform der Erfindung weist somit gegenüber bekannten Halteeinrichtungen folgende Vorteile auf. Der Meßwertwandler ist in ganz erheblichem Maße mechanisch geschützt. Im Falle einer Störung bzw. eines Versagens ist das Ersetzen bzw. das Austauschen des Meßwertwandlers auf eine einfache mechanische Tätigkeit bzw. auf einfache mechanische Handgriffe zurückgeführt. Dagegen erfordert das Ersetzen und Austauschen von unmittelbar mit dem Haken- oder Rollenaufbau verbundenen Meßstieifen eine Wartung und die Inanspruchnahme von Spezialisten und es ist ein lang-

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wieriger Arbeitsvorgang, insbesondere wenn sie an einer freien, ausgesetzten Stelle angebracht ist. Ferner kann bei der Erfindung jeder Bolzen vor dem Einbau vorher geeicht werden. Bei den Hakenoder Rollenanordnungen, an welchen die Dehnungsmeßstreifen angebracht sind, müssen diese entweder, um den Eichvorgang zu erleichtern, herausgenommen und ausgebaut werden oder sie müssen an Ort und Stelle unter Zuhilfenahme eines Schleppschiffes geeicht werden.

- ₁ Schutzansprüche

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Claims

ρ ^- ₇- ^ δ. Aug.

Strainstall Ltd.

Neue Schutzansprüche

Halteschäkel mit Zapfen- oder Bolzengelenk, der bei Benutzung einer Scherbelastung oder -beanspruchung an einem Zapfen oder Bolzen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bo.lzen (4 oder 10) mindestens einen Bereich (25) mit einem Querschnitt aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der der Auflagefläche des Eo12;ers (4 oder 10) ist, daß an dem Bereich (23) mindestens eir Paar i . ie ■ .. Beanspruchun^sscnsoren oder -meßfühler (17, 12 oder 19, 20 oder 21, 22 oder 2J·, ?A) an^,-jbracht sind und daß der Bolzen (4 oder 10) mit einer Scheibe (l6) versehen ist, mit deren Hilfe die ^T.7irkungsebene der 3eanspruchungssensoren oder -meßfahler (17, IG oder 19, 20 oder 21, 22 oder 23, 24) im vjesentlic: m in Richtung einer resultierenden, ausgeübten Scherkraft ausgerichtet gehalten -'st.
2. Halteschäkel ^eniäS Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paar von Beanspruchungssensoren (17, IG und 21, 22 oder 19, 20 und 25, 24) genau diametral einander gegenüberliegend an dem jeweiligen Bereich (25) vorgesehen sind.

Halteschäkel ge rnä?. Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar Beanspruchungssensoren (I7> Io oder 19, 20 oder 21, 22 oder 2J-, ^oi·'} in der Nähe jedes Endes des Bolzens (<'r oder I¹'' vorgesehen ist.

Halteschäkel gemäC eine::] der vorherr;eho:iaen Anspr'iclie, dadurch gekenn/.ei chr.et, daQ ^edes Paar von Beanspruchungssensoren (17, 13 euer 19, ~0 oder 21, oder 23, 2¹Q an einem abgeflachten Teil (2") des einen kleineren Durchmesser aufv.'eifienden,3ereichs (23) auge "or a c ht ist.