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Die Erfindung betrifft ein Scharnier für eine Oberdecksklappe in einem Unterseeboot. Zwischen Außenhaut und Druckköper sind beispielsweise Lagerplätze angeordnet oder es müssen Zugänge zu Wartungszwecken ermöglicht werden. Die Außenhaut wird heute üblicherweise aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt. Um nun eine Klappe in die Außenhaut zu integrieren, muss diese über ein Scharnier so eingebaut sein, dass diese Oberdecksklappe, insbesondere manuell von außen, geöffnet werden kann. Gleichzeitig haben Unterseeboote ein sehr niedriges Freibord und bieten auch keinen Schutz gegen Wind. Daher muss eine Oberdecksklappe im geöffneten Zustand auch vergleichsweise hohen Kräften standhalten könne, was ein entsprechendes Scharnier zur Kraftübertragung erfordert. Dieses wird insbesondere dann wichtig, wenn die Außenhaut beispielsweise zur Gewinnung von Gestaltungsfreiheiten in der Außenhautform dicker wird.
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Aus der
EP 2 540 941 A2 ist ein verdecktes Scharnier für eine Tür oder ähnliche Bauteile bekannt.
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Aus der
CH 401 737 A ist ein Scharnier für eine verdeckte Anordnung bekannt.
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Aus der
DE 10 2011 002 148 A1 ist eine Befestigungsanordnung für einen Einbaukühlschrank an einer Seitenwand eines Möbelkorpus bekannt.
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Aus der
AU 001967028444 B1 sind Mittel und Verfahren zum Scharnieren bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Scharnier für eine Oberdecksklappe eines Unterseebootes bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch das Unterseeboot mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Das erfindungsgemäße Unterseeboot weist eine Oberdeckklappe auf. Die Oberdeckklappe weist wenigstens ein Scharnier auf, wobei das Scharnier zum Öffnen und Schließen der Oberdecksklappe in dem Unterseeboot dient. Ein Unterseeboot hat ein sehr niedriges Freibord. Damit ist immer davon auszugehen, dass eine geöffnete Oberdeckklappe auch Wellenschlag standzuhalten hat. Daher muss insbesondere das Scharnier auch geeignet sein, die bei einer Oberdeckklappe an einem Unterseeboot auftretenden Kräfte aufzunehmen, was ein solches Scharnier von üblichen Tür- oder Schrankscharnieren grundlegend unterscheidet. Weiter erfordert dieses, dass das Scharnier die Stabilität des Oberdecks und der Oberdeckklappe im geschlossenen Zustand nicht beeinträchtigt, da die Stabilität insbesondere im getauchten Zustand nicht gefährdet werden darf. Die Oberdecksklappe ist bevorzugt aus einen faserverstärktem Kunststoff gefertigt. Der Druckkörper und die tragenden Teile zwischen dem Druckkörper und der Außenhaut sind üblicherweise aus amagnetischem Stahl gefertigt. Das Scharnier weist ein erstes und ein zweites Scharnierbasiselement und ein erstes und ein zweites Scharnierelement auf. Die Scharnierbasiselemente dienen zur festen Montage an den zueinander beweglichen Bauteilen und sind daher in sich starr und statisch zu dem Bauteil an dem sie befestigt sind, während die Scharnierelemente beim Öffnen und Schließen die Bewegung vollziehen. Jedes Scharnierelement besteht aus einem ersten und einem zweiten zweiteiligen Scharnierarm, wobei jeder Scharnierarm ein langes Scharnierarmelement und ein kurzes Scharnierarmelement aufweist, womit jeweils ein kurzes und ein langes Scharnierelement "in Reihe" gebaut sind und jeweils zwei dieser Scharnierarme parallel zueinander angeordnet sind und so das Scharnierelement bilden. Jedes der Scharnierelemente weist somit ein erstes und ein zweites langes Scharnierarmelement und ein erstes und ein zweites kurzes Scharnierarmelement auf. Es handelt sich also nicht um ein einfaches Mehrgelenkscharnier, sondern um eines, welches aus zwei parallelen und direkt miteinander über die Scharnierbasiselemente verbundene Scharnierelemente handelt und sich somit von herkömmlichen Scharnieren an Schranktüren dadurch unterscheidet, dass nicht zwei getrennte Scharniere Verwendung finden. Dieses führt dazu, dass Kräfte, die beispielsweise bei einer Torsion auftreten direkt über zumindest ein Scharnierbasiselement geführt werden und nicht durch die Oberdecksklappe zwischen den getrennten Scharnieren geführt werden müssen, was gerade bei faserverstärktem Kunststoff als Außenhaut in der herausfordernden Umgebung des Freidecks eines Unterseeboot vorteilhaft ist. Das erste und das zweite lange Scharnierarmelement sind über ein Zentralgelenk miteinander verbunden. Das erste lange Scharnierarmelement und das zweite kurze Scharnierarmelement sind über ein Scharnierarmgelenk verbunden und bilden den ersten Scharnierarm. Das zweite lange Scharnierarmelement und das erste kurze Scharnierarmelement sind über ein Scharnierarmgelenk verbunden und bilden den zweiten Scharnierarm. Das erste Scharnierbasiselement weist eine erste Basisplatte zur Befestigung am Unterseeboot und das zweite Scharnierbasiselement weist eine zweite Basisplatte zur Befestigung an der Oberdecksklappe auf. Das erste Scharnierbasiselement weist zwei erste Halteelemente und das zweite Scharnierbasiselement zwei zweite Halteelemente auf. Die Halteelemente sind senkrecht zum Scharnierbasiselement und parallel zueinander angeordnet. Jedes erste Halteelement ist mit dem ersten langen Scharnierarmelement und dem ersten kurzen Scharnierarmelement über jeweils ein Gelenk miteinander verbunden. Jedes zweite Halteelement ist mit dem zweiten langen Scharnierarmelement und dem zweiten kurzen Scharnierarmelement über jeweils ein Gelenk miteinander verbunden. Über die Basisplatten diese wird eine flächige Verbindung zu den mit ihnen verbundenen Bauteilen hergestellt, also der tragenden Struktur des Unterseeboots für die erste Basisplatte und der Oberdecksklappe für die zweite Basisplatte. Die tragenden Struktur des Unterseeboots ist hierbei bevorzugt eine metallische auf den Druckkörper aufgesetzte Struktur. Ein Scharnierbasiselement kann beispielsweise in einfacherweise aus einer Platte hergestellt werden, bei der die beiden gegenüberliegenden Ende um 90 ° gebogen werden und so die senkrecht zur Basisplatte stehenden Halteelemente bilden. Diese Konstruktion führt zu einer einfachen Fertigung des Scharnierbasiselements.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Versteifung dadurch, dass die Verbindungen derart ausgebildet werden, dass ein Teil von dem gelenkig verbundenem anderen Teil von beiden Seiten umfasst wird, sodass eine Verstärkung entsteht, aber das umfasste Teil trotzdem seine Bewegung ausführen kann.
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In einer ersten Option ist jedes erste Halteelement im Bereich des Gelenks das erste lange Scharnierarmelement und das erste kurze Scharnierarmelement umfassend ausgebildet. Weiter ist jedes zweite lange Scharnierarmelement und jedes zweite kurze Scharnierarmelement im Bereich des Gelenks das zweite Halteelement umfassend ausgebildet. In einer zweiten Option ist jedes zweite Halteelement im Bereich des Gelenks das zweite lange Scharnierarmelement und das zweite kurze Scharnierarmelement umfassend ausgebildet. Weiter ist jedes erste lange Scharnierarmelement und jedes erste kurze Scharnierarmelement im Bereich des Gelenks das erste Halteelement umfassend ausgebildet.
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Das "umfassend ausgebildet" kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das entsprechende Teil doppelt ausgeführt aus zwei parallelen Unterteilen besteht. Hierbei können die beiden Unterteile auch mittig miteinander verbunden sein, um ein weitere Versteifung zu erreichen. Als weitere Alternative kann ein Teil am Ende Y-förmig ausgebildet sein, um eine Aufnahmemöglichkeit, die umfassend ausgebildet ist, zu erzeugen.
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In einer dritten Option ist jedes Halteelement zumindest eines Scharnierbasiselements im Bereich des Gelenks die jeweils mit ihm verbundenen Scharnierarmelemente umfassend ausgebildet. In einer vierten Option ist zumindest ein langes Scharnierarmelement und zumindest ein kurzes Scharnierarmelement im Bereich des Gelenks das mit ihm verbundene Halteelement umfassend ausgebildet.
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Als eine fünfte Option können alle Scharnierarmelemente insgesamt Y-förmig ausgebildet sein, sodass diese auf der einen Seite das angrenzende Teil umfassen können und auf der gegenüberliegenden Seite selber umfasst werden können.
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Es können natürlich auch Mischformen der Optionen vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in der Verbindung zwischen den Haltelementen des ersten Scharnierbasiselement und den daran verbundenen Scharnierarmelementen die dritte Option und gleichzeitig zwischen den Haltelementen des zweiten Scharnierbasiselements und den daran verbundenen Scharnierarmelement die vierte Option verwendet wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind beide zweiten langen Scharnierarmelemente über ein Versteifungselement miteinander verbunden. Die zweiten Scharnierarmelemente sind im geöffneten Zustand außerhalb des Unterseebootes angeordnet und miteinander verbunden und damit in dem Bereich angeordnet, der am Stärksten den auf die geöffnete Oberdecksklappe einwirkenden Kräften ausgesetzt ist. Eine Versteifung gerade in diesem Bereich durch ein verbindendes Versteifungselement ist vorteilhaft. Alternativ oder zusätzlich können auch die beiden zweiten kurzen Scharnierarmelemente über ein Versteifungselement miteinander verbunden sein. Ebenso kann zusätzlich auch ein Versteifungselement zwischen den ersten Scharnierarmelementen vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Zentralgelenke durch ein gemeinsames stabförmiges Element gebildet, weisen dieses auf oder sind darüber verbunden. Auch hierdurch wird eine Versteifung insgesamt erreicht. Und gerade das Zentralgelenk ist der Punkt, an dem die Kräfte des Scharniers zusammenlaufen und der damit die stärkste (seitliche) ungewollte Bewegung bei Querkräften durchführen könnte. Dieses wird durch die Versteifung in diese Punkt reduziert. Zumindest wird durch das stabförmige Element die Ausrichtung der Scharnierelemente zueinander sichergestellt und weitere Belastungen durch Fehlstellungen vermieden. Durch die Drehbewegung ist die Versteifung über die stabförmige Drehachse am effektivsten zu realisieren.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens ein zweites Halteelement eine erste Ausnehmung auf. Weiter weist das zweite lange Scharnierarmelement oder das zweite kurze Scharnierarmelement eine zweite Ausnehmung auf. Die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung sind jeweils so angeordnet, das sie in geöffneter Stellung zueinander fluchten. Dadurch ist es möglich, in geöffneter Stellung einen Sicherungsbolzen durch die Ausnehmungen zu führen und so die Oberdecksklappe in geöffneter Stellung zu fixieren. Weist das Scharnier das zuvor beschriebene Versteifungselement zwischen den beiden Scharnierarmelementen auf, so werden der oder die Sicherungsbolzen bevorzugt in Ausnehmungen in dem Versteifungselement gelagert, sofern diese nicht zur Fixierung im geöffneten Zustand benötigt werden. Dadurch sind diese immer unmittelbar griffbereit.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist unter der Basisplatte ein Ausgleichelement angeordnet. Das Ausgleichselement ermöglicht bei der Montage eine Anpassung an Fertigungstoleranzen in der Tragstruktur des Unterseebootes und/oder der Oberdecksklappe. Hierdurch ist eine gezielte Anpassung des Ausgleichselements möglich, ohne die Basisplatte oder den Untergrund anpassen zu müssen. Das Ausgleichselement unter der am Unterseeboot angebrachten Basisplatte ist dabei so gewählt, dass sich diese Basisplatte in einer vorgegebenen Position befindet. Insbesondere ist die vorgegebene Position so gewählt, dass die Oberdecksklappe in geschlossener Position in der dafür vorgesehene Öffnung in der Oberdecksverkleidung liegt. Das Ausgleichselement unter der an der Oberdecksklappe angebrachten Basisplatte ist dabei so gewählt, dass die Außenseite der Oberdecksklappe im geschlossenen Zustand auf gleicher Höhe mit der Oberfläche der umgebenden Oberdecksverkleidung liegt. Insbesondere werden die Dicken des Ausgleichselements entsprechend gewählt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die kurzen Scharnierarmelemente geradlinig ausgeführt. Die langen Scharnierarmelemente sind zwischen den Gelenken an den Halteelementen und dem Zentralgelenk geradlinig ausgeführt. Weiter sind die langen Scharnierarmelemente zwischen dem Scharnierarmgelenk und dem Zentralgelenk geradlinig ausgeführt. Im Bereich des Zentralgelenks sind die langen Scharnierarmelemente nicht geradlinig ausgeführt, sondern weisen einen Knick auf. Dadurch wird ein besonders effektives Öffnen möglich, beziehungsweise der Spalt zwischen Außenhaut und Oberdecksklappe kann besonders gering gewählt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen die Scharnierarmelemente und die Halteplatten aus Stahl und die Gelenke aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
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Beispielsweise und bevorzugt weist die Basisplatte eine Breite von 50 % bis 80 % der Breite der Oberdecksklappe auf.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Scharnier ein drittes Scharnierelement auf, wobei das dritte Scharnierelement zwischen dem ersten und dem zweiten Scharnierelement angeordnet ist. Entsprechend weist das erste Scharnierbasiselement ein drittes erstes Halteelemente und das zweite Scharnierbasiselement ein drittes zweites Halteelemente auf. Alle Ausführungen zu den zwei Scharnierelementen sind entsprechend analog auch auf das dritte Scharnierelement anwendbar. Ebenso kann auch ein viertes Scharnierelement oder noch weitere vorgesehen sein.
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Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Scharnier anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Fig. 1 Scharnier aufgeklappt
- Fig. 2 Scharnier zugeklappt
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In Fig. 1 ist das Scharnier 10 im aufgeklappten Zustand und in Fig. 2 im zugeklappten Zustand gezeigt. Daher werden im Folgenden beide Figuren zusammen beschrieben. Das erste Scharnierbasiselement wird aus der ersten Basisplatte 31 und den beiden ersten Halteelementen 33 gebildet und wird and er tragenden Struktur des Unterseebootes befestigt. Daher ist das erste Scharnierbasiselement das einzige, welches in beiden Darstellungen an der gleichen Position angeordnet ist. Das Gegenstück, das zweite Scharnierbasiselement wird aus der zweiten Basisplatte 32 und den beiden zweiten Halteelementen 34 gebildet und ist in Fig. 1 senkrecht und in Fig. 2 waagerecht. Somit ist die an dem zweiten Scharnierbasiselement angeordnete Oberdecksklappe in Fig. 1 geöffnet und in Fig. 2 geschlossen. Zwischen den beiden Scharnierbasiselementen sind die zwei Scharnierelemente, jeweils bestehend aus zwei zweiteiligen Scharnierarmen, angeordnet. Das erste lange Scharnierarmelement 11 und das zweite lange Scharnierarmelement sind über ein Zentralgelenk 20 miteinander verbunden, die beiden Zentralgelenke 20 werden durch ein gemeinsames stabförmiges Element 41 gebildet. Das erste lange Scharnierarmelement 11 und das zweite kurze Scharnierarmelement sind über ein Scharnierarmgelenk 21 verbunden und bilden den ersten Scharnierarm. Das zweite lange Scharnierarmelement 13 und das erste kurze Scharnierarmelement sind über ein Scharnierarmgelenk 21 verbunden und bilden den zweiten Scharnierarm. Die Scharnierarme sind über Gelenke 22 mit den Halteelementen 33, 34 verbunden. Die beiden zweiten kurzen Scharnierarmelemente 14 sind über ein Versteifungselement 41 verbunden, um so im aufgeklappten Zustand mehr Stabilität für die Oberdecksklappe bieten zu können. Des Weiteren weisen die zweiten kurzen Scharnierarmelemente 14 eine zweite Ausnehmung 52 auf, die nur in der geschlossenen Stellung erkennbar ist, da in der geöffneten Stellung diese mit der ersten Ausnehmung der zweiten Haltelemente fluchtend angeordnet ist, sodass ein Sicherungsbolzen durchgeführt werden kann und so das ungewollte Verschließen zuverlässig verhindert werden kann.
Bezugszeichen
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- 10
- Scharnier
- 11
- erstes langes Scharnierarmelement
- 12
- erstes kurzes Scharnierarmelement
- 13
- zweites langes Scharnierarmelement
- 14
- zweites kurzes Scharnierarmelement
- 20
- Zentralgelenk
- 21
- Scharnierarmgelenk
- 22
- Gelenk
- 31
- erste Basisplatte
- 32
- zweite Basisplatte
- 33
- erstes Halteelement
- 34
- zweites Halteelement
- 41
- Versteifungselement
- 42
- stabförmiges Element
- 51
- erste Ausnehmung
- 52
- zweite Ausnehmung