DE2012060A1 - Fenderbaugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf in Verbindung mit der Schiffährt zu verwendende Schutzvorrichtungen bzw. sogenannte Fender, und sie betrifft insbesondere eine Schutzvorrichtung oder Fenderbaugruppe, die an einer Ufermauer oder an einer Seitenwand eines Schiffskörpers befestigt werden kann und dazu dient, Stoßenergie aufzunehmen und das Auftreten von Reibungskräften gefährlicher Größe zwischen der Seitenwand eines Schiffs und einer Ufermauer beim Anlegen und während der Liegezeit des Schiffs zu verhindern, so daß die Seitenwand des Schiffs nicht verkra fezt wird. Die erfindungsgemäße Fenderbaugruppe ist somit auch geeignet, Stoßenergie aufzunehmen und das Auftreten von Reibungskräften zu verhindern, während ein Schiff an einer Ufermauer oder dergleichen festgemacht ist·

Genauer gesagt sieht die Erfindung verbesserte Fenderbaugruppe?! vor, die Fenderkörper umfassen, von denen jeder aus einem* hohlzylindrischen elastischen bzw. federungsfähigen Bauglied besteht, das aus Natur- oder Synthesekautschuk hergestellt ist, wobei die Fenderkörper an den zu schützenden Wänden» z.B. Ufermauern oder den Seitenwänden

109 847/0718

von Schiffen, so befestigt sind, daß sich die Achsen der Fenderkörper im rechten Winkel zu der Wand erstrecken, damit der Pender beim Anlegen und Festmachen eines Schiffs Stoßenergie aufnehmen kann·

Gemäß der Erfindung soll eine Fenderbaugruppe geschaffen werden, die beim Anlegen von Schiffen oder unter anderen Umständen Stöße aufnehmen kann, um sowohl Ufermauern als auch Schiffe gegen die beim Anlegen auftretenden starken Stöße zu schützen. Ferner nimmt eine erfindungsgemäße Fenderbaugruppe Stöße und andere hohe Beanspruchungen auf, die durch ein festgemachtes Schiff hervorgerufen werden. Ferner sieht die Erfindung eine Fenderbaugruppe vor, die Fenderkörper umfaßt, welche aus einem elastisch federnden Werkstoff bestehen, sowie Front- oder Stirnplatten, wobei die Fenderkörper oder die Stirnplatten so miteinander kombiniert und angeordnet sein können, daß die Fenderbaugruppe ihre Aufgabe unter den verschiedensten Bedingungen erfüllen und auch Wände von komplizierter Form schützen kann.

Allgemein gesprochen werden Fender zum Aufnehmen der beim Anlegen eines Schiffs auftretenden Stöße verwendet, wenn ein Schiff aau einer Ufermauer, einem Baiben oder dergleichen festgemacht wird, um sowohl das Schiff als auch die Konstruktion zu schützen, an der das Schiff festgemacht wird. Derartige Fender müssen so ausgebildet sein, daß sie beim Aufbringen einer mechanischen Stoßkraft von gegebener Größe eine möglichst kleine Reaktionskraft erzeugen, und daß sie eine möglichst große Energiemenge aufnehmen können.

Fenderkörper, die aus einem Elastomer, z.B. Naturoder ßynthesekautschuk, hergestellt sind, werden bereits seit Jahren in den verschiedensten Formen verwendet. Die Verformung solcher Fender beim Aufbringen einer Last richtet sich weitgehend nach der Gestalt der Fender.

Um die Erfindung zu entwickeln, wurden mehrere Untersuchungen über die zweckmäßigste Form eines elastischen

109847/071 8

Fenderkörpers und das Betriebsverhalten solcher Fenderkörper in verschiedenen Anordnungen durchgeführt, und die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden mit den Ergebnissen der Untersuchung massiver, Stöße aufnehmender Bauglieder verglichen. Diese Arbeiten haben zur Auffindung besonders vorteilhafter Kombinationen von elastischen Fenderkörpern einer bestimmten Form mit massiven Stoßaufnahmegliedern, z.Bo Stirnplatten, geführt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 bis 5 zeigen im Querschnitt verschiedene Formen von elastisch ffedernden Fenderkörpern.

Fig. 4- zeigt in einer graphischen Darstellung die Verformung verschiedener Fenderkörper in Abhängigkeit von der aufgebrachten Last./

Fig..5 ist eine perspektivische Darstellung eines an einer Ufermauer befestigten Fenders bekannter Art.

Fig. 6 zeigt in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit der Verformung eines trapezförmigen Fenders in Abhängigkeit von einer seitlich aufgebrachten Last.

Fig. 7a bis 7d zeigen schematisch verschiedene Belastungszustände eines hohlzylindrischen, aus einem Elastomer hergestellten elastischen Körpers, der in Richtung seiner Achse auf unterschiedliche Weise beansprucht wird.

Fig. 8 zeigt in einer graphischen Darstellung für den Körper nach Fig. 7a bis 7cL geltende Belastungs-Verformungs-Kürven. ,

Fig. 9 ist eine, Seitenansicht eines Fenders bekannter Art.

109847/0718

Pig. 10a und 1öb zeigen einerseits in einer teilweise als Schnitt gezeichneten Seitenansicht und andererseits in einer teilweise weggebrochen gezeichneten Stirnansicht eine erfindungsgemäße Fenderbaugruppe.

Pig. 11 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch einen bei einer erfindungsgemäßen Fenderbaugruppe verwendbaren Fenderkörper.

Fig. 12 zeigt die Rückseite einer Stirnplatte bei Betrachtung derselben von der Linie p-p in Fig. 11 aus.

Fig. 13 zeigt in einer Seitenansicht ein benachbartes P Stirnplatten verbindendes elastisches Bauglied.

Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Reaktionskraft und der aufgenommenen Energie·

Fig. 15 zeigt im Längsschnitt einen mit Ringnuten versehenen elastischen Fenderkörper gemäß der Erfindung.

In allen Zeichnungen sind ähnliche Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 und 2 kann man einen langgestreckten Fenderkörper aus einem Elastomer in Form eines Hohlzylinders a oder eines hohlen Körpers b von quadratischem Querschnitt w herstellen, wobei der Fenderkörper eine große Wandstärke hat. Ein solcher Fenderkörper ist an einer Wandfläche W einer Ufermauer gewöhnlich so befestigt, daß seine Achse waagerecht oder senkrecht bzw. im rechten Winkel zum Wasserspiegel verläuft. Die Belastungs-Verformungs-Kennlinien dieser Fenderkörper sind in Fig. 4 bei al und "b1 dargestellt, und es ist ersichtlich-, daß die Verformung anfänglich mit der Last zunimmt, bis die Last einen bestimmten kritischen Wert erreicht. Wenn die einander gegenüber liegenden Innenflächen des Hohlraums des Fenderkörpers zur Anlage aneinander gebracht werden, geht die Rate der Zunahme der Verformung

109847/071

schnell zurück. Mit; anderen Worten, den IPenderkörpern nach Fig. 1 und 2 haftet der Nachteil,an, daß sie beim Aufbringen einer großen Last keine übermäßig große Reaktionskraft auf ein Schiff ausüben.

Um das Auftreten einer solchen großen Reaktionskraft zu vermeiden, wurde bereits an Fenderkörper c mit einem trapezförmigen Querschnitt vorgeschlagen, wie er in Fig. J dargestellt ist. Die Kurve c1 in Fig. 4 veranschaulicht eine typische Belastungs-Verformunge-Kennlinie eines solchen Fenderkörpers c, bei dem die Verformung anfänglich nur langsam zunimmt. Sobald die Last einen kritischen Wert erreicht, nimmt die Verformung kontinuierlich zu, ohne.daß sich die Last in einem bemerkbaren Ausmaß vergrößert. Sobald einander gegenüber liegende Innenflächen des Hohlraums in dem trapezförmigen Querschnitt zur Anlage aneinander gebracht werden, nimmt die Verformung schnell zu.

Wenn man gemäß Fig. 4 die Last F auf der Ordinatenachse und die Verformung <■ auf der Ateszissenachse aufträgt, kann man die durch den Fenderkörper c aufgenommene Energie durch die unter der Belastungs-Verformungs-Kennlinie oder Kurve c1 liegende schraffierte Fläche darstellen. Je größer diese schraffierte Fläche ist, desto größer ist die aufgenommene Energie. Fenderkörper sollen vorzugsweise eine kleine Reaktionskraft erzeugen und gleichzeitig eine große Energiemenge aufnehmen können.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen werden Fenderkörper mit einem trapezförmigen Querschnitt, deren Belastungs-Verformungs-Kennlinien der Kurve c1 in Fig. 4 ähneln, bis jetzt in großem Umfang verwendet. Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines solchen Fenderkörpers S mit einem trapezförmigen Querschnitt, der so angeordnet ist, daß seine Längsachse senkrecht bzw. in Richtung des Pfeils *- in Fig. 5 längs der Ufermauer verläuft. Ein Nachteil des Fenders S besteht jedoch darin, daß er Belastungen in einer

109847/0718

seitlichen Richtung nur eine sehr geringe Starrheit entgegensetzt. Wenn ein anliegendes oder festgemachtes Schiff einen Stoß in einer seitlichen Richtung auf den Pender ausübt, wie es in Fig. 5 durch den Doppelpfeil ß angedeutet ist, knickt sein Stoßaufnahmeteil zwischen diesem und dem Befestigungsteil des Fenderkörpers sehr leicht ein. Mit anderen Worten, bei einem Fenderkörper S mit einem trapezförmigen Querschnitt unterscheidet sich die Belastungs-Verformungs-Kennlinie in der Längsrichtung sehr erheblich von derjenigen in der seitlichen Richtung in der Ebene des Stoßaufnahmeteils. In Fig. 6, wo dieser Unterschied bezüglich der Belastungs-Verformungs-Kenhlinien dargestellt ist, veranschaulicht die Kurve <M die Verformung des Fenderkörpers S bei einer Belastung in der erwähnten Längsrichtung, während die Kurve ß Λ die Verformung bei einer Belastung in der erwähnten seitlichen Richtung wiedergibt.

Beim Anlegen nähert sich das nicht dargestellte Schiff nur selten der Ufermauer im rechten Winkel, sondern gewöhnlich unter einem spitzen Winkel, so daß auf der Ufermauer angeordnete Fender in einer seitlichen Richtung belastet werden. Um eine solche unter einem spitzen Winkel wirkende Last aufzunehmen, werden in machen Fällen mehrere sich in verschiedenen Richtungen erstreckende Fenderkörper vorgesehen. Das Schiff kommt jedoch nur mit einigen dieser Fenderkörper in Berührung, so daß auf diese Fenderkörper eine sehr erhebliche Last unter einem spitzen Winkel wirkt. Infolgedessen besteht bei großen, unter einem spitzen Winkel aufgebrachten Lasten die Gefahr, daß die Fenderkörper überlastet und beschädigt werden.

Wenn harte Teile von Fenderkörpern ans der Ufermauer herausragen, kann der Farbanstrich eines Schiffs beschädigt werden, oder es können sogar Eindrückungen in der Seitenwand eines Schiffs entstehen, da. sich die Beanspruchung auf diese harten !Teile konzentriert. Daher ist es bei solchen Teilen erforderlich, die Stoßbeanspruchung auf eine größere

109847/0718

Fläche zu verteilen, indem man z.B. ein festes Stoßaufnahmeteil mit einer breiten Außenfläche vor den Fenderkörpern anordnet. Auf diese Weise ist es möglich, die beim Anlegen auftretenden oder durch schon festgemachte Schiff erzeugten Stoßkräfte so zu verteilen, daß das Verkratzen des Farbanstrichs und das Entstehen von Eindrückungen oder Beulen vermieden wird.

Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß es dann, wenn ein Fenderkörper, der die Form eines Hohlzylinders hat und aus einem Elastomer, z.B. Natur- oder Synthesekautschuk, besteht, an einer Ufermauer so befestigt wird, daß seine Achse im rechten Winkel zu der Mauer verläuft, möglich ist, eine Belastungs-Verformungs-Eennlinie zu erzielen, die auf erwünschte Weise derjenigen eines langgestreckten Fenderteils der beschriebenen Art mit einem trapezförmigen Querschnitt entspricht, und daß bei dieser Anordnung die unerwünschte richtungsabhängige Unterschiedlichkeit der Starrheit vermieden wird. Wenn sich gemäß Fig. 7a bis 7d die auf den hohlzylindrischen Fenderkörper aus einem Elastomer wirkende Last F vergrößert, wird der Fenderkörper zunächst gemäß Fig. 7a in Richtung seiner Längsachse zusammengedrückt, wobei sich seine Wandstärke vergrößert, woraufhin sich der mittlere Teil zwischen den Enden des Fenderkörpers ausbeult{ schließlich wird der Fenderkörper so zusammengedrückt, daß Teile der Innenfläche des hohlzylindrischen Körpers auf beiden Seiten des nach außen ausgebeulten mittleren Abschnitts in Berührung miteinander gebracht werden.

Die Belastuiigs-Yerf ormungs-Kennlinie des Fenderkörpers nach Fig. 7a bis 73. ist in Fig. 8 durch die Kurve r dargestellt . Gemäß der Kurve r ist die E? te der Zunahme der Verformung anfänglich niedrig· Sobald die Last einen kritischen Wert erreicht, nimmt die Verformung kontinuierlich zu, ohne daß die Last in einem bemerkbaren Ausmaß vergrößert wird* Die Belastungs-Verformungs-Kennlinie eines solchen Fenderkörpers richtet sich in einem erheblichen Ausmaß nach seiner

109847/0718

in Fig. 7a mit H bezeichneten Höhe. Fig. 8 zeigt zwei typische Belastungs-Verforrmungs-Kurven für einen hohl zylindrischen Fenderkörper mit einer großen Höhe H und einen hohlzylindrischen Fenderkörper mit einer kleinen Höhe H. Wenn eine optimale Pufferwirkung bzw. eine maximale Energieaufnahme erzielt werden soII, muß bei einem Fenderkörper der beschriebenen hohlzylindrischen Form die Höhe H in einem geeigneten Verhältnis zum Außendurchmesser B und zum Innendurchmesser d des Fenderkörpers stehen.

In der U.S.A.-Patentagehrift 3 339 907 ist eine Fenderkonstruktion beschrieben, die der vorstehend beschriebenen P Konstruktion in Form eines Hohlzylinders ähnelt. In der genannten U.S.A.-Patentschrift ist festgestellt, daß die Fenderkonstruktion dann optimale Eigenschaften aufweist, wenn der Innendurchmesser d gleich dem halben Außendurchmesser D und die Höhe H gleich dem 1,5-fachen des Außendurchmessers ist. In der U.S.A.-Patentschrift 3 172 268 ist ein ähnlicher Fenderkörper beschrieben, und im Zusammenhang damit wird festgestellt, daß man einen Fenderkörper mit optimalen Eigenschaften erhält, wenn der Wert des Ausdrucks ■■ —^ kleiner als H oder gleich H ist.

Gemäß Fig. 9 umfaßt ein Fender nach der U.S.A.- ^ Patentschrift 3 339 907 ein rohrförmiges Element 1' und 2 - gesonderte Flanschscheiben 2¹ und 3¹» von denen die eine dazu dient, den Fender an einer Ufermauer zu befestigen, während die andere zum Aufnehmen von Stoßkräften dient. Diese Flanschscheiben bestehen aus Metall und haben gemäß Fig. 9 Ansätze, die in die beiden Enden des Hohlraums des Fenderkörpers passen und dadurch fest mit dem Fenderkörper verbunden sind, daß sich zwischen ihnen eine als Zugglied wirkende Kette erstreckt. Zum Gebrauch wird der Fender nach Fig. 9 dadurch mit der Ufermauer fest verbunden, daß der Tragflansch an der Mauer mit Hilfe von in sie eingebetteten Ankerschrauben befestigt wird; auf dem anderen Flansch wird ein massives

109847/0718

Stoßaufnahmeteil angeordnet. Dieses massive Stoßaufnahmeteil besteht aus Holz oder ist als Eahmen aus Metall ausgebildet, und es ist jeweils für sich auf einem einzelnen Fender angeordnet oder mit mehreren Fendern so verbunden, daß die - durch ein anlegendes oder festgemachtes Schiff aufgebrachte Stoßkraft auf mehrere Fender verteilt wird, um die Belastung der einzelnen Fenderkörper zu verringern.

Diese bekannte Fenderkonstruktion hat einen Nachteil, der darin besteht, daß sie eine geringe Starrheit besitzt und daher nur kleine Scherkräfte aufnehmen kann, wie sie durch ein anlegendes oder festgemachtes Schiff hervorgerufen werden, das Schlinger-, Gier- und Stampfbewegungen ausführt. Infolgedessen wird ein solcher Fender in einem erhebliehen Ausmaß verformt, wenn er durch eine Scherkraft beansprucht wird, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Die geringe Starrheit bzw. Scherf0stigkeit ist darauf zurückzuführen, daß nur der Tragflansch 2' an der Ufermauer W befestigt ist, während der andere Flansch 5¹ mit dem Tragflansch nur durch die Kette verbunden ist. Wird dieser Fender in der in Fig. 9 gezeigten Weise verformt, wird die Kette einer sehr hohen Zugbeanspruchung ausgesetzt, da sie den Stoßaufnahmeflansch 3* festhalten muß. Sobald sich der Fenderkörper in seitlicher Eich— tung in einem bestimmten Ausmaß verformt hat, nimmt außerdem seine Starrheit schnell ab, so daß die Kette zerrissen werden kann, wenn die durch das Schiff aufgebrachte Scherbeanspruchung weiter zunimmt. Wenn die Kette bricht, geht die Pufferwirkung dieser Fenderkonstruktion im wesentlichen verloren.

Wird der vorstehend behandelte bekannte Fender durch, ein Schiff axial zusammengedrückt, hängt ferner die Kette .. durch, so daß der durchhängende Teil der Kette die Verformung des hohlzylindrischen Elastomerteils des Fenders behindert· Weiterhin führt das Aufbringen von Scherkräften zu einer hohen Beanspruchung des Bindemittels zwischen dem anderen-Flansch und dem hohlzylindrischen Elastomerkörper, und in

109847/0718

m_anchen Fällen kann dieser andere Flansch durch eine solche hohe Scherbeanspruchung von dem hohl zylindrischen Körper getrennt werden. Bei dieser Penderkonstruktion ist es schwierig, die erwähnten Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man die Konstruktion des hohlzylindrischen Körpers oder dxr den anderen Flansch mit dem Fenderkörper verbindenden Kette abändert.

Die Forderung, daß bei diesem bekannten Fender die Gleichungen D = 2d und H ■» 1,5D sein soll, macht es ferner schwierig, dem Fender eine große Starrheit zu verleihen, so daß er Scherbeanspruchungen bzw. Querkräften standhalten kann« W Bei diesem Fender wirkt die Kette als Zugglied. Jedoch besteht die Gefahr, daß die anfängliche Spannung der Kette abnimmt, wenn das Elastomermaterial des Fenderkörpers im Laufe der Zeit altert. Infolgedessen werden auch die Verbindungen zwischen den Flanschen einerseits und dem hohlzylindrischen Fenderkörper andererseits geschwächt. Daher müssen Fender dieser Bauart ziemlich häufig geprüft und instandgesetzt werden, um sie in einem gebrauchsfähigen Zustand zu halten.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung einer Kette besteht darin, daß man ein komplizierte Konstruktion benötigt, daß die Kette Geräusche hervorruft, und daß sie dazu neigt,

fc Flecken zu erzeugen.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß bei den bis jetzt bekannten Fenderbaugruppen gesonderte hohlzylindrische Fenderkörper und Scheiben oder Flansche verwendet werden, und daß solche Kombinationen aus getrennten Fenderkörpern und Flanschen nur eine geringe Scherfestigkeit bzw. eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Querkräfte aufweisen. Wenn man die hohlzylindrischen Fenderkörper entsprechend den angegebenen Abmessungen herstellt, erhält man nicht notwendigerweise eine Konstruktion, die geeignet ist, die massiven Stoßaufnahmeglieder zu unterstützen, so daß man hier nicht dargestellte Hilfskonstruktionen vorsehen muß, so daS sich

109847/0718

insgesamt eine komplizierte Konstruktion ergibt.

Wie erwähnt, soll gemäß der Erfindung eine verbesserte Feinde rbaugruppe geschaffen werden, bei der die beschriebenen Schwierigkeiten der bekannten Fender vermieden sind·

Eine Fenderbaugruppe gemäß der Erfindung umfaßt einen oder mehrere hohlzylindrische, aus einem Elastomer, z.B. Natur- oder Synthesekautschuk hergestellte Fenderkörper sowie zwei mit dem Fenderkörper zusammenhängend geformte Flansche, von denen der eine dazu dient, die Baugruppe an einer zu schützenden Wand zu befestigen, während der andere Flansch eine Unterstützung für eine Stirnplatte bildete

Im folgenden bezieht sich die Beschreibung auf eine erfindungsgemäße Fenderbaugruppe, die an einer Ufermauer befestigt ist, doch sei bemerkt, daß es natürlich möglich ist, diese Fenderbaugruppe an einer Seitenwand eines Schiffs oder einer beliebigen anderen zu schützenden Wand zu befestigen. ; '

Gemäß Fig. 10a und 10b sind in eine Ufermauer W mehrere Ankerschrauben 4- eingebettet, und zwei hohlzylindrische Körper 1, die aus einem Elastomer? z.B. einem Natur- oder Synthesekautschuk, bestehen, sind mit der Ufermauer W verbunden; zu diesem Zweck sind Tragflansche 2 der Fenderkörper an den Ankerschrauben 4- befestigt. Eine gesonderte Stirnplatte 11 ist mit an den anderen Enden der Fenderkörper ausgebildeten Flanschen 3 verbunden.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 10a und 10b umfaßt die Stirnplatte 11 eine Rahmenkonstruktion 11a, die sich aus Stahlprofilen zusaiimensetzt und ein Plattenteil 11b, das mit der HiJimenkonstruktion 11a z.B. durch Verkleben oder Verschrauben verbunden ist;. Die R hmenkpnstruktion 11a ist mit den Flanschen 3 der beiden Fenderkörper 1 durch Schrauben verbundene An der Außenfläche der Stirnplatte 11 sind z.B. mittels Schrauben mehrere Polster

109847/0718

- 12 oder Puffer 12 befestigt.

Fig. 11 zeigt weitere Einzelheiten der Konstruktion Jedes der Fenderkörper 1. Die Plansche 2 und 3 bilden feste Bestandteile eines hohlzylindrischen Trommelabschnitte 5 und sind an dessen Enden ausgebildet; an den Übergangsstellen zwischen dem Trommelabschnitt 5 einerseits und den Flanschen 2 und 3 andererseits sind Abschnitte 7 und 8 von größerer Wandstärke vorgesehen. Es ist zweckmäßig, in die Flansche 2 und 3 des als zusammenhängendes Formteil hergestellten Fenderkörpers Verstärkungsringe 9 und. 10 einzubetten. Mehrere Befestigungslöcher 6 sind in die Flansche 2 und 3 parallel zur Achse des Trommelabschnitts eingebohrt, um das Befestigen des Fenderkörpers 1 SL_n der zu schützenden Ufermauer W und das Befestigen der Stirnplatte 11 an den FenderkÖrpern 1 zu erleichtern.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei hohlzylindrische Fenderkörper 1 vorgesehen, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf Fenderbaugruppen beschränkt, die nur zwei Fenderkörper umfassen. Vielmehr kann man in Verbindung mit einer Stirnplatte oder mehreren Stirnplatten 11 Fenderkörper 1 in einer beliebigen Anzahl verwenden, und jeder Stirnplatte z.B. nur einen Fenderkörper oder mehr als zwei Fenderkörper zuordnen.

An den beiden FenderkÖrpern kann eine gemeinsame Stirnplatte 11 befestigt sein, oder jeder Fenderkörper kann eine gesonderte, mit ihm fest verbundene Stirnplatte tragen. Puffer oder Polster 12 (Fig. 1Ob), die aus Kautschuk bestehen können, können an der Außenfläche der bzw. jeder Stirnplatte 11 befestigt sein. Wenn die Stirnplatte 11 aus einem elastischen und verschleißfesten Werkstoff, z.B. einem Kunstharz, besteht, kann man die Puffer oder Schutzauflagen 12 auch fortlassen, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Fig. 12 zeigt die Rückseite eines Teils einer aus einem Elastomer hergestellten Stirnplatte 11 bei Betrachtung derselben in Richtung der Pfeile ρ in Fig. 11.

1098A7/0718

Die Abmessungen und die Form der Schutzauflagen 12 sollen den Abmessungen und der Form der Flansche 3 angepaßt sein. Es ist zweckmäßig, die Schutzauflagen 12 mit Schraubenlöchern zu versehen, damit die Schutzauflagen an den Stirnplatten 11 leichter so befestigt werden können, daß sie die Seitenwand eines anlegenden oder festgemachten Schiffs gegen Reibung und das Entstehen von Kratzern schützen* Zu diesem . Zweck können die Köpfe der Befestigungsschrauben versenkt in die Schutzauflagen 12 eingebaut sein, so daß sie nicht über die Außenfläche der Schutzauflagen hinausragen· Alternativ kann man die Schutzauflagen 12 mit den Stirnplatten 11 durch ein Klebemittel fest verbinden.

Wenn man die vorstehend beschriebene Fenderkonstruktion mit den im folgenden angegebenen Abmessungen herstellt, arbeitet die erfindungsgemäße Fenderbaugruppe nicht nur als eine stabile Vorrichtung zum Aufnehmen axialer Stöße oder Druckkräfte, sondern sie kann auch schräg oder exzentrisch aufgebrachte Lasten aufnehmen, wie sie während des Anlegens und Festmachens eines Schiffs auftreten. Druckstüße werden auf alle Teile der Fenderkörper 1 durch das Stoßaufnahmeteil 11 verteilt, so daß eine hohe Starrheit bzw. eine große Widerstandsfähigkeit gegen Querkräfte gewährleistet ist. Die verdickten Abschnitte 7 und 8 zwischen dem Trommelabschnitt 5 einerseits und den Flanschen 2 und 3 andererseits stabilisieren das Ausknicken des Fenderkörpers, und sie erhöhen seine Schubfestigkeit.

Gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, gemäß Fig. eine Ringnut 14 in der inneren Umfangsflache des Trommelabschnitts 5 des Fenderkörpers in der Mitte zwischen den Enden des Trommelabschnitts auszubilden und/oder Ringnuten 15 und 16 an den Übergangsstellen zwischen den Verdickungen 7 und einerseits und dem geradwandigen Teil des Trommelabschnitts 5 vorzusehen. Durch diese Ringnuten wird die Knickfestigkeit der Fenderkörper 1 weiter erhöht.

109847/0710

Bezüglich Fig. 15 sei erwähnt, daß die Abmessungen eines erfindungsgemäßen Fenderkörpers 1 vorzugsweise den nachstehenden Gleichungen entsprechen sollen.

D » (1,4 bis 2,1) χ d
H » (0,8 bis 1,5) x D

Hierin ist D der Außendurchmesser des Fenderkörpers, d der Innendurchmesser des Fenderkörpers und H die Höhe des Fenderkörpers.

Wenn die .Abmessungen des Fenderkörpers in den vorstehend genannten Bereichen liegen, bewirkt eine Druckbeanspruchung ein Aufquellen des Fenderkörpers, bis" sich die Höhe H auf die Hälfte verringert hat. Diese weitgehende Verformbarkeit des fenderkörpers erleichtert das Aufnehmen einer erheblichen Energiemenge.

Wenn man die Abmessungen des Fenderkörpers so begrenzt, daß sie in dem Bereich

D = (1,4 bis 1,6) χ d bzw.

H = (1,0 bis 1,2) χ D

liegen, ist es möglich, den Wert des für den Fenderkörper geltenden Verhältnisses zwischen der Starrheit in axialer Richtung und der Starrheit in der Querrichtung auf 4 bis 6 zu verbessern·

Wenn man einen so hohen Wert des Verhältnisses zwischen der Starrheit in axialer Eichtung und der Starrheit in der Querrichtung vorsieht, können die Fenderkörper 1 auf die Fenderbaugruppe unter einem Winkel wirkende Lasten einwandfrei aufnehmen, wie sie z.B. beim Anlegen und Festmachen eines Schiffs auftreten, wenn sich das Schiff schräg zu der Ufermauer oder nach vorn oder hinten bewegt, während es anlegt und festgemacht wird, und wenn das Schiff nach dem Festmachen Schlinger-Stampf- und Gierbewegungen ausführt. Außerdem bewirkt die Wahl der genannten Abmessungen für die Fenderkörper,

109847/07 1 8

daß die Fem&erbaugruppe nicht ihre Dämpfungsfähigkeit verliert, wens sie durch große, unter einem spitzen Winkel wirkende Kräfte beansprucht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Fenderkörper 1 bilden der Trommelabschnitt 5 und die Flansche 2 und 3 ein zusammenhängendes Formteil· Infolgedessen kann man auf die Verwendung verschiedener Hilfsvorrichtungen verzichten. Eine hervorragende Energieaufnahme bzw. eine sehr gute Dämpfungswirkung läßt sich auf einfache Weise erzielen, wenn man die Fenderkorper 1 zwischen der Ufermauer W und der Stirnplatte anordnet· Bie erfindungsgemäße Fenderbaugruppe ist von sehr einfacher Konstruktion, sie erreicht eine lange Lebensdauer, und es ist nicht erforderlich, irgendwelche komplizierte Wartungsarbeiten oder Untersuchungen durchzuführen. Daher bildet die erfindungsgemäße Fenderbaugruppe eine sehr wirtschaftliche Konstruktion.

Die Stirnplatte 11 kann als mit Stahlprofilen verstärkte Metallplatte hergestellt oder gus einem Kunstharz geformt sein. Wenn sie gemäß E¹Xg. 12 aus einem Elastomer, z.B. Natur- oder Synthesekautschuk oder einem Kunstharz, hergestellt ist, sollen ihre Kanten vorzugsweise abgerundet oder abgeschrägt sein, damit in ihnen keine Risse entstehen, wenn sie durch Stoßkräfte beansprucht werden. Es ist wichtig, daß die Stirnplatten 11 eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, um den verschiedenen Bewegungen eines anlegenden bzw. festgemachten Schiffs standhalten zu können.

■Es sei bemerkt, daß die vorstehend beschriebenen Fenderkörper 1 nach der Erfindung eine solche Scher- bzw. Schubfestigkeit oder Starrheit besitzen, daß die Stirnplatte 11 lediglich durch die Fenderkörper unterstützt werden kann und es nicht erforderlich ist, irgendwelche weitere Vorkehrungen zu treffen·

Um eine metallische Berührung zwischen der Stirnplatte 11 und dem anlegenden oder festgemachten Schiff zu verhindern,

109847/07 18

sind auf der Stirnplatte bzw. dem Stoßaufnahmeglied Schutzpolster 12 vorgesehen· Größe und Zahl der Schutzpolster 12 richten sich nach der mechanischen Festigkeit der Seitenwand des Schiffs bzw. der zulässigen Druckbeanspruchung. Die Zahl η der Schutzpolster 12, die bei einer Fenderbaugruppe vorzusehen sind, kann mit Hilfe der folgenden Gleichung ermittelt werden:

η ^ (E χ N)/(S_p χ C_p)

Hierin ist E die Reaktionskraft des Fenderkörpers

N die Zahl der Jfenderkörper

S der Flächeninhalt des Schutzpolsters und

4 die zulässige Druckbeanspruchung.

Die vorstehende Gleichung besagt, daß die wirksame Fläche S der Stirnplatte 11 der Gleichung S * B./C entsprechen soll, wenn E die maximale Reaktionskraft des Fenderkörpers und (Γ die mechanische Festigkeit der Seitenwand eines Schiffs bezeichnet.

Nachstehend sind die bevorzugten Eigenschaften des Elastomers, z.B. eines Natur- oder Synthesekautschuks, zum Herstellen des Fenderkörpers 1 angegeben:

Shore-Härte 40 bis 80°

Dehnung, Mindestwert 550% Bleibende Zusammendrückung
nach einer 24—stündigen
Erhitzung auf 70° C,
Höchstwert 25%

Vorstehend wurde der Fenderkörper 1 als hohlzylindrisches Bauteil beschrieben, doch sei bemerkt, daß man auch einen Fenderkörper mit der Form eines hohlen vielseitigen Prismas verwenden kann. Bei einem vieleckigen Querschnitt des Fenderkörpers kann man die genannten Abmessungen D und d des Fenderkörpers als die Abstände zwischen einander gegenüber liegenden äußeren bzw. inneren Begrenzungsflächen des

109847/0718

2Ö12060

-- 17 -

Fenderfcörpers betrachten. Wenn das. Vieleck eine größe Zehl von Seiten hat, kann man die Abmessungen D und d als die Durchmesser des umschriebenen bzw* einbesehriebeneji Kreises des vieleckigen Querschnitts betrachten. .

Die erfindungsgemäße Fenderbaugrtippe ist insbesondere zur Verwendung beim Anlegen von großen Schiffen von .z.B. 10 000 bis 1 Million Tonnen geeignet. Eine Stirnplatte 11 ist gewöhnlich mit einem bis sechs Fenderkörpern 1 kombiniert, und Sätze von Fenderbaugruppen werden in der gewünschten Weise an den Ufermauern befestigt. Man kann die Höhe der Fenderkörper standardisieren und mehrere genormte Höhen von z.B. 650, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 mm usw. vorsehen; diese Abmessungen sind entsprechend den bevorzugt zu verwendenden Zahlenwerten gewählt, die in der japanischen Industrienorm JIS-28 601 festgelegt sind. Die maximale Energieaufnahme eines Fenderkörpers 1 nimmt entsprechend einer geometrischen Progression zu, wenn seine Höhe H entsprechend den vorstehend genannten Werten zunimmt. Daher läßt sich leicht die gesamte Energie berechnen, die von einer Fenderbaugruppe aufgenommen werden kann. .

Fig. 14 gibt Kurven wieder, die die Beziehung zwischen der Last und der Energieaufnahme darstellen, welche bei einer Fenderbaugruppe erzielbar ist, die erfindungsgemäße Fenderkörper in unterschiedlicher Anzahl umfaßt. Wenn ein Konstrukteur z.B. eine Fenderbaugruppe entwerfen will, die bei einer Last von weniger als 110 Tonnen eine Energie von 30 Tonnenmetern aufnimmt, steh.enu.die folgenden Lösungen zur Wahl:

I. Vier Fenderkörper mit einer Höhe von 800 mm oder II. Zwei Fenderkörper mit einer Höhe von 1000 mm oder III. Ein Fenderkörper mit einer Höhe von 1250 mm.

Somit stehent dem Konstrukteur die verschiedensten Möglichkeiten zur Verfügung, den Anforderungen bei einer bestimmten Uf ermauer zu entsprechen.

109847/0718

- 18 -

Wenn gemäß Pig. 13 mehrere Stirnplatten 11 in Verbindung mit mehreren Penderkörpern 1 verwendet werden, sollen die Stirnplatten innerhalb einer Baugruppe vorzugsweise durch Verbindungsglieder 13 miteinander verbunden werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 13 umfaßt die Verbindung 13 zwei Stahlringe 13b, die fest mit einem zylindrischen Körper 13a aus einem Elastomer, z.B. Natur- oder Synthesekautschuk, verbunden sind. Bei dieser Anordnung können sich benachbarte Penderkörper einer Penderbaugruppe relativ zueinander bewegen, so daß der Anlegestoß eines Schiffs auf alle Fenderkörper und Stirnplatten 11 der Baugruppe verteilt werden kann, damit die Penderbaugfuppe gegen eine unerwünschte Überlastung oder Abscherung geschützt wird.

Statt an einer Ufermauer kann eine erfindungsgemäße Penderbaugruppe auch an einer beliebigen anderen, gegen" starke Stöße zu schützenden Wand befestigt werden, z.B. am Heck oder am Bug oder einer Seitenwand eines Schubschiffs oder Schleppers.

Patentansprüche:

1098 4 7/0718

Claims (10)

Patentansp r ü c h e

1.1 Fenderbaugruppe mit einer oder mehreren in einer in einem Abstand von einer gegen Stöße zu schützenden Wand parallel zu ihr verlauf enden Ebene angeordneten Stirnplatten, und mit einem oder vorzugsweise mehreren zwischen den Stirnplatten und der Wand angeordneten hohlzylindrischen Fenderkörpem aus einem Elastomer, deren Längsachsen im rechten Winkel zu der zu schützenden Wand angeordnet sind, dadurch g e k e η η -ζ e ichnet, daß der hohlzylindrische Abschnitt (5) jedes Fenderkörpers (1) zwei mit ihm aus einem Stück bestehende und an dessen Enden angeordnete Flansche (2, 3) umfaßt» von denen der eine Flansch (2) direkt mit der Wand (W) verbunden ist und der andere Flansch (3) eine Stirnplatte (11) trägt, deren Flächeninhalt S die Gleichung S έ R/i erfüllt, wobei R die masximale Reaktionskraft der Fenderkörper und <* die mechanische Festigkeit eines in direkte Anlage an die Fenderbaugruppe zu bringenden Elements bezeichnet.

2. Fenderbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Fenderkörper (1) zwischen dem zylindrischen Abschnitt (5) einerseits und den beiden Flanschen (2, 3) andererseits je einen ringförmigen Abschnitt (7, 8) von größerer Wandstärke umfaßt.

3. Fenderbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi jeder Fenderkörper (1) auf seiner Innenseite in der Mitte zwischen seinen Enden mit einer Ringnut (14) versehen ist. . .

109847/0718

-Z-

4. Fenderbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fenderkörper (1) zwischen dem zylindrischen Abschnitt (5) einerseits und den ringförmigen Abschnitten (7, 8) von größerer Wandstärke andererseits mit je einer Ringnut (15, 16) versehen ist.

5. Fenderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnplatte ein oder mehr Plattenelemente umfaßt, die durch die and-eren Flansche eines oder mehrerer Fenderkörper getrennt unterstützt sind.

6. Fenderbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnplatte (11) mehrere Plattenelemente umfaßt, daß jedes Plattenelement durch den anderen Flansch (3) von mindestens zwei Fenderkörpern (1) unterstützt ist, und daß alle Plattenelemente durch Verbindungsglieder (13) aus einem elastisch federnden Werkstoff miteinander verbunden sind.

7. Fenderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnplatte eine mit abgeschrägten Kanten versehene Platte aus Kunstharz ist.

8. Fenderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Stirnplatte und zwei, mit ihr verbundene Fenderkörper vorgesehen sind (Fig. 10).

9. Fenderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Stirnplatte und vier mit ihr verbundene Fenderkörper vorgesehen sind.

1 0 9 8 U 7 / 0 7 1 8

.-.:■■ u

10. Fenderbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e ke η η ζ e i c h η e t , daß Jeder Fenderkörper den Bedingungen - .

Bi ^s (1»4 bis 2,1) . d vorzugsweise D « (1,4 bis 1,$) d und H= (Q₉B bis 1,5) .D vorzugsweise H= (1,0 bis 1,2) D mit D dem AuBendurchmesser des Fenderkörpers d dem Innendurchmesser des Fenderkörpers H der Höhe des Fenderkörpers

gehorcht.

109847/0718