NL8501818A - Buigende wering. - Google Patents

Description

I i M Kon/MSB Buigende wering

De onderhavige uitvinding betreft een buigende wering die gebruikt wordt als stootbuffermiddel voor een schip dat langszij een kade aankomt.

Diverse typen van weringen zijn bekend. Daar-5 onder is de zogenaamde buigende wering , die een hol cylin-drisch lichaam heeft dat gegoten is uit een rubberachtig elastisch materiaal en dat zodanig geconstrueerd is dat één einde van het holle cilindrische lichaam in zijn axiale richting bevestigd is aan de kade en een stoot-opvangend 10 bord aan het andere einde daarvan bevestigd kan worden. In dit type van wering wordt het holle cilindrische lichaam gebogen en in axiale richting vervormd, terwijl het een reactiekracht produceert die dient om de stoor te bufferen, wanneer een stoot daaraan gegeven wordt door een schip 15 dat langszij de kade komt.

In zulke typen buigende weringen wordt een aanzienlijke hoeveelheid rubberachtig elastisch materiaal gebruikt voor het vormen van het holle cilindrische lichaam. Derhalve leidt, indien een reductie van de hoeveelheid van 20 dergelijk rubberachtig elastisch materiaal dat nodig is voor het vormen van het te weren lichaam, wordt gerealiseerd, dit tot een belangrijke reductie van de produktiekosten ervan leidt, terwijl bovendien een reductie van het gewicht het installeren van de wering kan vergemakkelijken. Een vermindering van 25 de dikte van het holle cilindrische lichaam ter vermindering van het gewicht leidt tot het probleem, dat de energieabsor-berende efficiëntie overeenkomstig verminderd wordt, hetgeen de bufferwerking van de wering reduceert of zelfs voor het doel onbruikbaar maakt.

30 Een doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een buigende wering, die licht in gewicht is en toch een hoge energie absorberende doelmatigheid heeft.

Een ander doel van deze uitvinding is het verschaffen van een buigende wering die dezelfde mate van ener-35 gie absorberende efficiëntie heeft als de conventionele dik-wandige holle cilindrische buigende weringen, maar.dunner dan dergelijke conventionele weringen is.

«SCI 8 18 *. i "· - 2 -

Teneinde deze doeleinden te realiseren, verschaft de onderhavige uitvinding een buigende wering omvattende een cilindrisch lichaam dat gevormd is van ten minste twee rubberachtige elastische materialen, waarvan de elasticiteits-5 modulus verschillend is, waarbij deze ten minste twee rubberachtige elastische materialen zodanig gecombineerd zijn, dat de schijnbare elasticiteitsmodulus bij het centrale deel van het cilindrische lichaam in zijn axiale richting, M2, lager is dan die Ml aan beide einddelen. Bij de gecombineerde 10 structuur van ten minste twee rubberachtige elastische materialen die in elasticiteitsmodulus verschillen, zijn de materialen gelamineerd in ten minste twee lagen ter plaatse van het centrale deel van het holle cilindrische lichaam in zijn axiale richting.

15 Verdere doeleinden van deze uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van de hierna volgende beschrijving van uitvoeringsvoorbeelden in samenhang met de bijgevoegde tekeningen.

In de tekeningen tonen: 20 Fig. 1(A) een doorsnede door de axiale rich ting van een buigende wering volgens een uitvoeringsvorm bij toepassing van de onderhavige uitvinding;

Fig. 1(B) een grafische voorstelling van wijziging van de optredende elasticiteitsmodulus, verdeeld in 25 axiale richting van de wering, waarbij de grafische voorstelling is getekend met dimensies overeenkomende met de buigende wering van Fig. 1(A);

Fig. 2 een-doorsnede in axiale richting van een conventionele buigende wering; en 30 Fig. 3 een grafische voorstelling, waarin het verband van de spanning die geproduceerd wordt, wanneer de wering wordt samengedrukt in zijn axiale richting, en de reactiekracht in verhouding ten opzichte van elkaar zijn uitgezet.

35 Fig, 1(A) toont in langsdoorsnede in de axiale richting een wering volgens de onderhavige uitvinding welke wering een hol cilindrisch lichaam 1 heeft met een in hoofdzaak uniforme dikte Tl over zijn gehele lengte in de 8501818 - 3 - axiale richting en welk lichaam integraal gegoten is uit twee rubberachtige elastische materialen la, lb die ten opzichte van elkaar een verschillende elasticiteitsmodulus hebben.

5 De elasticiteitsmodulus Na van één van de beide rubberachtige elastische materialen la is groter dan de elasticiteitsmodulus Nb van het andere rubberachtige elastische materiaal 1b. Beide einddelen van het cilindrische lichaam 1 bestaan geheel uit rubberachtig elastisch materi-aal 1 met de grote elasticiteitsmodulus Na, maar aan het centrale deel van het cilindrische lichaam is de laag van het materiaal la in dikte verminderd, terwijl het rubberachtige elastische materiaal lb met lagere elasticiteitsmodulus Nb aan zowel de binnen- als de buitenzijde van de laag materiaal 15 la gelamineerd is teneinde de gereduceerde dikte van het materiaal la te compenseren. Een ringvormige metalen wapening 2 is ingebed in elk van de beide einddelen die geheel bestaan uit het rubberachtige elastische materiaal la. Het zal duidelijk zijn dat groeven 3, 3 aan de buitenomtrek zijn 20 gevormd dicht bij de beide einden van het cilindrische lichaam 1 en aan de grenzen van de beide rubberachtige elastische materialen la en lb.

Aan één einde (onderzijde in Fig. 1(A)) van het cilindrische lichaam 1 is een bodemplaat (niet getekend) 25 bevestigd via de metalen wapening 2, welke bodemplaat bestemd is om aan de kade te worden bevestigd. Aan het andere einde van het cilindrische lichaam 1 is een stoot ontvangende, niet getekende plaat aangebracht, via een metallische wapening 2. Wanneer een stoot wordt uitgeoefend door een schip 30 in de richting van een pijl P buigt het cilindrische lichaam 1 uit, zodat een bufferende werking optreedt. In de wering treedt uitbuigen in hoofdzaak symmetrisch langs de as op, waarbij de groeven 3, 3 als zwenklijnen dienst doen.

Bij het cilindrische lichaam 1 bestaande uit een 35 combinatie van rubberachtig elastisch materiaal la met elasticiteitsmodulus Na en het rubberachtige elastische materiaal lb met lagere elasticiteitsmodulus Nb is de schijnbare elas- 85 0 1 3 1 8 - 4 - ticiteitsmodulus toenemend anders in de axiale richting zoals aangegeven in Fig. 1(B). Dit wil zeggen, de schijnbare elas-ticiteitsmodulus is op zijn grootst zoals aangeduid met Ml, bij de gebieden vanaf de beide einden van het cilindrische 5 lichaam 1 tot de punten a, a’ waar de gehele dikte van het cilindrische lichaam uit rubberachtig elastisch materiaal la bestaat. De schijnbare elasticiteitsmodulus is minder in de gebieden b-σ en b'-c', waar beide rubberachtige elastische materialen la en lb in lagen aanwezig, zijn en deze schijnbare 10 elasticiteitsmodulus is op zijn minst (M2) in het centrale gebied c-c1.

Betreffende de relatie tussen de schijnbare elasticiteitsmodulus volgens de onderhavige uitvinding worden zij bij voorkeur zodanig geselecteerd, dat de M2/Ml 15 verhouding 0,40 tot 0,95 bedraagt, en meer· bij voorkeur 0,60 tot 0,95, in verband met de spanningconcentratie aan de tussenvlakken van beide rubberachtige elastische materialen la, lb. De verandering van schijnbare elasticiteitsmodulus is niet uniform in de gebieden a-c en a'-c' zoals in Fig. 1(A) 20 is getoond, doch een dergelijk gebrek aan uniformiteit is op beperkte schaal toelaatbaar in zoverre er voldaan wordt aan de hierboven genoemde relatie van M2/M1.

Het is ten zeerste gewenst, dat de twee rubberachtige elastische materialen la, lb zodanig gecombineerd 25 worden, dat zij een structuur van drie lagen vormen, die twee tussenvlakken hebben aan het centrale deel van het cilindrische lichaam 1 in de axiale richting daarvan, maar zij kunnen aangebracht worden om een constructie van twee lagen te vormen, die slechts êên tussenvlak hebben, indien 30 voldaan wordt aan de voorwaarde van de geprefereerde verhouding van M2/M1 . Het is ook mogelijk om vier of meer lagen te vormen die drie of meer tussenvlakken hebben. Verder kunnen ook drie of meer typen van rubberachtig materiaal gecombineerd worden, terwijl de voorkeursrelatie van M2/M1 35 wordt gehandhaafd. Bij het handhaven van de betrekking van M2/Ml * 0,40 tot 0,95, wordt het mogelijk dezelfde mate van energieabsorptie-efficientie te verkrijgen als met de conventionele dikwandige buigende wering zelf indien de wanddikte 3531818 - 5 -

Tl van het cilindrische lichaam 1 gereduceerd is tot de orde-grootte van tussen 75/100 tot 98/100 van de wanddikte T2 van de conventionele wering.

Indien de verhouding M2/Ml minder is dan 0,40 5 treedt er geen vermindering van reactiekracht op nadat deze de maximale waarde heeft bereikt, wanneer de wering wordt samengedrukt en het wordt moeilijk om de vereiste efficiënte energieabsorptie te verkrijgen. Indien de verhouding M2/M1 groter is dan 0,95 wordt de schijnbare elasticiteitsmodulus IQ' in het gebied c-c’ ongeveer gelijk aan die van de conventionele wering waarbij het moeilijk is de dikte en het gewicht volgens de onderhavige uitvinding te verminderen.

Teneinde tegemoet te komen aan de eisen voor de verhouding M2/M1 is het raadzaam het cilindrische lichaam 1 15 zodanig te construeren, dat de verhouding van de lengte tussen de punten a en a' (van waaraf de maximale optredende elasticiteitsmodulus Ml binnenwaarts begint te verminderen) tot de axiale lengte L van het cilindrische lichaam 1 (/&/L verhouding) zal liggen tussen 0,15 en 0,90. Indien de verhou-20 ding X/L minder is dan 0,15, zijn die gebieden waar de schijnbare elasticiteitsmodulus verandert, te klein in afstand om de gewenste energieabsorptie-efficientie te bereiken over de gehele constructie, alhoewel de vereiste energieabsorptie-efficientie gedeeltelijk kan worden bereikt. Ander-25 zijds, indien de verhouding y£/L de waarden 0,90 overschrijdt, treedt een verandering van de schijnbare elasticiteitsmodulus op nabij het tussenvlak van de wapening 2 en rubberachtig elastisch orgaan la, hetgeen wrijving bij het tussenvlak veroorzaakt tengevolge van spanningconcentratie.

30 Groeven 3, 3 die in omtreksrichting in beide liggen, einddelen van het cilindrische lichaam ^dienen als een draai-lijn voor de axiale symmetrische verbuiging-vervorming van het cilindrische lichaam 1, wanneer een samendrukkende kracht op het cilindrische lichaam 1 in zijn axiale richting wordt 35 uitgeoefend. Teneinde een dergelijke axiale symmetrische buigende vervorming te vergemakkelijken zijn beide groeven 3, .3 bij voorkeur zodanig gepositioneerd, dat de afstand K tussen de groeven 3, 3 zal liggen tussen 60/100 en 85/100 350 1 8 1 8 7. * - 6 - en meer bij voorkeur nog tussen 65/100 en 77/100 van de axiale lengte L van het cilindrische lichaam 1. Indien de afstand K kleiner is dan 60/100 van L zal axiale symmetrische verbuiging waarschijnlijk niet optreden. Asymmetrische buigen-5 de deformatie heeft dan meer de neiging om op te treden. Een dergelijke asymmetrische vervorming kan eerder kontakt van het binnenomtreksvlak van het cilindrische lichaam 1 veroorzaken, hetgeen de energieabsorptie-efficientie doet afne-men of een scherpe reaktie kan veroorzaken. Omgekeerd, indien 10. de afstand' K groter is dan 85/100 van L, heeft het buiten-omtreksvlak van het cilindrische lichaam 1 de neiging om in kontakt te komen met het stoot-opvangende bord of de kade en wel in een te vroeg stadium en wordt een scherpe reactie geproduceerd, wanneer het cilindrische lichaam 1 een samen-15 drukkende kracht heeft ontvangen.

Diverse typen van rubber materiaal, zoals natuurrubber, SBR, NBR, CR, BR, IR, HR, EPR, etc. kunnen worden gebruikt als rubberachtige elastische materialen la, lb voor het samenstellen van het cilindrische lichaam 1, en 20 zulke rubberachtige materialen kunnen geschikt gekozen worden en gecombineerd zodanig, dat tegemoet gekomen wordt aan de voorwaarden, dat Na > Nb met betrekking tot de elasticiteits-modulus. Aangezien een rubberachtig materiaal kan worden gewijzigd in elasticiteitsmodulus in afhankelijkheid van de 25 mate van vulcanisatie, kunnen beide rubberachtige materialen la, lb zijn samengesteld uit eenzelfde rubber materiaal die gedeeltelijk een verschillende elasticiteitsmodulus hebben.

Fig. 2 toont een cilindrisch lichaam 21 van een conventionele buigende wering, die getoond is met het doel 30 een vergelijking te maken met de wering volgens de onderhavige uitvinding.

Het cilindrische lichaam 21 is gemaakt van een enkelvoudig rubberachtig elastisch materiaal 21a, dat zodanig gegoten is, dat het lichaam 21 in hoofdzaak een uniforme 35 dikte T2 over zijn gehele axiale lengte heeft en zijn ringvormige metallische wapeningen 22, 22 in beide einddelen zijn ingebed. De dikte T2 van het cilindrische lichaam 21 850 1 8 1 3 J ? - 7 - is groter dan de dikte Tl van de wering van de onderhavige uitvinding, waarbij het verschil zodanig is dat T2 = (ifl toti5§ x T1)

Fig. 3 toont de reactiekrachtverhouding-karakteris-5 tieken, die de relatie tussen geproduceerde spanningen tonen wanneer een samendrukkende kracht op de wering wordt uitgeoefend in de axiale richting daarvan, en de reactiekracht-verhouding. "De reactiekrachtverhouding" is de waarde die verkregen wordt door het delen van de maximale reactie door 10 de geproduceerde reactie bij elke spanning. De uitdrukking "maximale reactiekracht" zoals hierin gebruikt, betreft de reactiekracht bij het buigingspunt waarop de reactie die gelijkmatig is toegenomen vanaf het beginpunt met de toename van de spanning, verandert tot een afname met verdere toename 15 van spanning; met andere woorden, het betekent het eerste toppunt van reactiekracht.

In de grafiek van Fig. 3 is de curve 0< de reactie-verhoudingkarakteristiekcurve van de conventionele buigende wering, die een cilindrisch lichaam 21 heeft met de dikte T2 20 zoals in Fig. 2 is getoond, terwijl de curve /$ de reactie-verhoudingkarakteristiekcurve van de conventionele buigende wering is, waarvan de dikte van het cilindrische lichaam 21 verminderd is tot de waarde Tl die gelijk is aan die van de wering volgens de onderhavige uitvinding, terwijl de curve 25 V de reactieverhoudingkarakteristiek is van de buigende wering volgens de onderhavige uitvinding met een cilindrisch lichaam 1, dat een dikte Tl heeft, zoals in fig. 1(A) is getoond.

Curve fit geeft aan, dat vanwege de reductie van 30 dikte van T2 tot Tl bij een conventionele constructie de energie-absorptie-efficientie in het begin wordt verbeterd (in de periode voor de reactiekracht de eerste piek bereikt (maximale reactie)), maar nadat de reactie deze eerste piek heeft gepasseerd, valt de energieabsorptie-efficientie 35 scherp af in vergelijking met de curve 0t . Een wering met een dergelijke bufferende karakteristiek zou niet de typische stoten kunnen weerstaan die deze in de praktijk meestal dient op te nemen.

55 01ö ié 7 * - 8 -

In tegenstelling daarmee blijft bij de wering volgens de onderhavige uitvinding, zoals is aangegeven door de curve Y , de oorspronkelijke energieabsorptie-efficientie (in de periode totdat de maximale reactie is bereikt) hoger 5 dan bij de curve fa , en nadat deze maximale reactiekracht is gepasseerd, volgt de energieabsorptie-efficientie in voornamelijk dezelfde trend als de curve ^ . Verder, aan het einde van de compressie is de mate van spanning B in de curve , terwijl het gelijk is aan A in curve & , hetgeen 10 betekent dat bij de wering volgens de onderhavige uitvinding het mogelijk is de energieabsorptie-efficientie te verhogen in een mate die overeenkomt met het verschil (B-A) in de mate van de spanning in vergelijking met de conventionele wering. Aldus is het met de buigende wering volgens de 15 onderhavige uitvinding, die dunner en lichter is dan de conventionele wering, mogelijk een energieabsorptie-efficientie te verkrijgen die vergelijkbaar is met de conventionele dikwandige wering, terwijl daarbij tevens zeer goede buffer-karakteristieken kunnen worden verkregen.

3501818

Claims (10)

1. Een buigende wering omvattende een cilindrisch lichaam dat gevormd is van ten minste twee rubberachtige elastische materialen, waarvan de elasticiteitsmodulus verschillend is, waarbij deze ten minste twee rubberachtige 5 elastische materialen zodanig gecombineerd zijn, dat de schijnbare elasticiteitsmodulus bij het centrale deel van het cilindrische lichaam in zijn axiale richting, M2, lager is dan die Ml aan beide einddelen.

2. Buigende wering volgens conclusie 1, met het 10 kenmerk, dat ten minste twee rubberachtige elastische materialen gelamineerd zijn in dwarsrichting ter plaatse van het centrale deel van het cilindrische lichaam, waarbij de lagen zich in axiale richting uitstrekken.

3. Buigende wering volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat ter plaatse van het centrale deel van het cilindrische lichaam in zijn axiale richting een rubberachtig elastisch materiaal met een hoge elasticiteitsmodulus centraal is gepositioneerd en een ander rubberachtig materiaal met een lagere elasticiteitsmodulus zowel aan de buitenzijde als 20 aan de binnenzijde daarvan is gelamineerd.

4. Buigende wering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het buitenomtreksvlak van beide einddelen van het cilindrische lichaam in zijn axiale richting groeven heeft, op de plaatsen waar de hoge schijnbare elasticiteits- 25 modulus in de einddelen zich wijzigt tot een lagere schijnbare elasticiteitsmodulus in de richting naar het centrale deel van het cilindrische lichaam.

4 - 9 -

5. Buigende wering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verhouding van de schijnbare elasticiteits- 30 modulus ter plaatse van het centrale deel van het cilindrische lichaam in zijn axiale richting, M2, tot de schijnbare elasticiteitsmodulus aan beide einddelen, Ml, (verhouding M2/M1) ligt tussen 0,40 en 0,95.

6. Buigende wering volgens conclusie 1, met het 35 kenmerk, dat de verhouding M2/M1 ligt tussen 0,60 en 0,95.

7. Buigende wering volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de verhouding van de afstand Jts tussen de pun- 83018 18 ν V - 10 - ten waarop de hoge schijnbare elasticiteitsmodulus van beide einddelen van het cilindrische lichaam in zijn axiale richting verandert en daarbij lager wordt in de richting naar het centrale deel van het cilindrische lichaam, tot de axiale 5 lengte L van het cilindrische lichaam (verhouding X/L) ligt tussen 0,15 en 0,90.

8. Buigende wering volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de verhouding X/L ligt tussen 0,15 en 0,90.

9. Buigende wering volgens conclusie 4, met het 10 kenmerk, dat de afstand K tussen de twee groeven ligt tussen 60/100 en 85/100 van de axiale lengte L van het cilindrische lichaam.

10. Buigende wering volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de afstand K tussen de twee groeven ligt tussen 15 65/100 en 77/100 van de axiale lengte L van het cilindrische lichaam. a 5 o 1 sis