DE10236514A1 - Repositionierende, geregelte Feder-Dämpfersysteme für große Verschiebungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feder-Dämpfersystem zur Schockabsorption und Repositionierung von Schiffsaufbauten, bei dem die Feder-Dämpfersysteme Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersysteme sind, deren Dämpfungseigenschaften elektrisch veränderbar sind und bei der die Repositionierung durch mechanische Endanschläge geschieht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Feder-Dämpfersystem zur Schockabsorption und Repositionierung von Schiffsaufbauten/ Schiffseinbauten.
• Feder-Dämpfersysteme zur Schockabsorption von Schiffsaufbauten/ Schiffseinbauten sind, besonders im Bereich der Marine weit verbreitet.
• Es ist unbedingt notwendig beispielsweise sensible Antennenanlagen vor übermäßiger Schockbelastung durch Seeminendetonationen o.ä. zu schützen. Um die Antennenanlagen nach einer Schockabsorption nicht erneut kalibrieren zu müssen, ist die Repositionierung der Antennenanlage oder anderer Schiffsaufbauten nach der Schockbeanspruchung besonders wichtig.
• Es sind verschiedene mechanische Ausführungsformen von Feder-Dämpfersystemen bekannt, bei denen die Repositionierung durch vorgespannte Federpakete erfolgt, die nach einer Schockabsorption durch Ihre eigene Federkraft in die Ursprungslage zurückschwingen und durch mechanische Anschläge fixiert werden. (www.loggers.nl) Der Nachteil der mechanischen Lösung ist die Aufwendige und damit kostenintensive Fertigung.
• Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde eine einfache schockabsorbierende Lagerung für Schiffsaufbauten/ Schiffseinbauten mit anschließender Repositionierung der Schiffsaufbauten/ Schiffseinbauten zu schalten.
• Diese Aufgabe wird mit dem im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs beschriebenen Merkmalen eines Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersystems, welches mit einem elektrischen Verstärker ansteuerbar ist, der von einem Schocksensor auslösbar ist und zur Repositionierung der Schiffsaufbauten eine Extremauslenkung erfährt, gelöst.
• Der Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung von Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersystemen, die in der Lage sind innerhalb weniger Millisekunden ihr Dämpfungsverhalten extrem zu verändern.
• Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendung eines elektrischen Verstärkers zur Ansteuerung der Elektromagneten des Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersystems um die Möglichkeiten der Veränderung des Dämpfungsverhaltens schnellstmöglich nutzen zu können.
• Die Verwendung eines Schocksensors ist ein weiterer Vorteil. Der Schocksensor kann an exponierter Lage im Schift angebracht werden um eine frühzeitige Erkennung einer anlaufenden Schockwelle zu detektieren.
• Der Vorteil der Erfindung liegt weiter darin, dass nach der Schockabsorption die Schiffsanlage durch einnehmen einer Extremlage des Feder-Dämpfersystems repositioniert wird.
• Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird in Patentanspruch 2 beschrieben. Das Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersystem besteht aus einer linearzylindermäßigen Einrichtung, bestehend aus Kolben, Kolbenstange, Zylinderrohr, Zylindermutter und Dichtungen, an deren dem Ausgang der Kolbenstange abgewandtem Ende des Zylinderrohres eine Verbindung mit einer Gasfeder befestigt ist. Die Gasfeder ist beispielsweise eine Stickstoffblase, mit auf die Masse des Schiffsaufbaus abgestimmten Druck. Die Verbindung ist beispielsweise ein Rohr durch das die Magneto-Rheologische Flüssigkeit fließt und eine kommunizierende Verbindung zwischen linearzylindermäßigen Einrichtung und Gasfeder herstellt. Um die Verbindung ist ein Elektromagnet angeordnet, der je nach Intensität seines elektromagnetischen Feldes die Viskosität der Magneto-Rheologischen Flüssigkeit beeinflusst.
• Das – Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersystem wird, bei vorteilhafter Ausgestaltung des Patentanspruchs 3, durch eine mechanische Feder, zur Aufnahme der Masse des Schiffsaufbaues, unterstützt.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in Patentanspruch 4 angegeben. Zur statisch bestimmten Fixierung eines Aufbaus in Bezug auf ein Schift ist es vorteilhaft mindestens zwei Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme, die einander entgegenwirken, jeweils in einer ersten, zweiten und dritten Raumachse anzuordnen die nicht parallel zueinander liegen und besonders vorteilhaft senkrecht zueinander stehen.
• Zur Erläuterung der Erfindung wird folgender Funktionsablauf beschrieben:
  Eine am Schiffsboden ankommende Schockwelle wird von Schocksensoren detektiert. Zu diesem Zeitpunkt sind die Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme in Ihrem Extremauslenkung fixiert. Die Fixierung erfolgt aufgrund der besonderen Eigenschaft der Magneto-Rheologischen Flüssigkeit, deren Viskosität durch das Anlegen eines Elektrischen Feldes zunimmt. Die Extremauslenkung gewährleistet eine einfach zu reproduzierende Lage der Schiffsaufbauten.
• Das Signal der Schocksensoren veranlasst den elektrischen Verstärker die zuvor aufrechterhaltene Spannung abzuschalten. Der Elektromagnet, der um die Verbindung zwischen linearzylindermäßige Einrichtung und Gasfeder angeordnet ist baut das elektrische Feld ab. Die Viskosität der Magneto-Rheologischen Flüssigkeit verändert sich innerhalb weniger Millisekunden. Die Fixierung durch die Magneto-Rheologische Flüssigkeit, die zuvor fest war und die linearzylindermäßige Einrichtung von der Gasfeder abgeschlossen hat, wird aufgehoben und der Schiffsaufbau kann in dem Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersystem frei schwingen. Die Schockwelle erreicht den Bereich des Schiffes in der der Schiffsaufbau positioniert ist und versetzt den Schiffsaufbau in eine Schwingung, die vom Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersystem gedämpft wird. Es ist möglich durch eine entsprechende Spannung des elektrischen Verstärkers die Dämpfung zu variieren.
• Nach dem Abklingen der Schwingung werden die Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme aufgrund der Vorspannung Ihrer Gasfedern in die Extremauslenkung bewegt und damit gleichzeitig der Schiffsaufbau in seine ursprüngliche Lage. Durch nachfolgendes Anlegen der Maximalspannung wird die Magneto-Rheologische Flüssigkeit im Bereich der Verbindung zähflüssig und schließt die Magneto-Rheologische Flüssigkeit in der linearzylindermäßigen Vorrichtung ein. Ein Einfedern ist nicht mehr möglich, der Schiffsaufbau verbleibt in der fixierten Lage.
• 1 zeigt ein Aufbauschema in zweidimensionaler Ansicht.
• An dem Schiffsaufbau 1 sind die Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme 3 befestigt. Die Gegenlagerung am Schift 4 ist als Loslager in Form einer Kugel am Kolbenstangenende ausgeführt. Die Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme 3 sind durch jeweils eine mechanische Feder 2 unterstützt. Der Schocksensor am Schiffsaufbau 5 ist mit dem elektrischen Verstärker 6 verbunden und gibt das Signal für die Regelung der Dämpfung nach der Schockeinwirkung um ein schnelles Abklingen der Schwingung zu erreichen. Der Elektrische Verstärker 6 ist mit jedem der Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme 3 verbunden und regelt über die Spannung indirekt die Dämpfung der Magneto-Rheologischen Feder-Dämpfersysteme 3. Außerdem ist der elektrische Verstärker 6 mit dem Schocksensor am Schiffsaufbau 5 und den Schocksensoren am Schift 7 verbunden. Beide Schocksensoren liefern die Eingangssignale für die Ausgangsspannungen.
• 2 zeigt einen Schnitt durch ein schematisches Magneto-Rheologisches Feder-Dämpfersystem
• Das Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersystem weist eine bekannte linearzylindermäßige Einrichtung 10 auf mit konstruktionsbedingtem Endanschlag 11. Am Boden der linearzylindermäßigen Einrichtung 10 schließt sich eine Verbindung 12 an. Die Verbindung 12 ermöglicht der Magneto-Rheologischen Flüssigkeit eine fluidisch, kommunizierende Verbindung der linearzylindermäßigen Einrichtung 10 mit der Gasfeder 14. Um die Verbindung12 ist ein Elektromagnet 13 angeordnet, dessen Feldstärke in Abhängigkeit der angelegten Spannung die Viskosität der Magneto-Rheologischen Flüssigkeit beeinflusst.

1

Schiffsaufbau

2

mechanische Feder

3

Magneto-Rheologisches Feder-Dämpfersystem

4

Schiff

5

Schocksensor am Schiffsaufbau

6

elektrischer Verstärker

7

Schocksensor am Schift

10

linearzylindermäßige Einrichtung

11

Endanschlag

12

Verbindung

13

Elektromagnet

14

Gasfeder

Claims (4)

1. Feder-Dämpfersystem zur Schockabsorption und Repositionierung nach Schockeinwirkung von Schiffsaufbauten/ Schiffseinbauten, dadurch gekennzeichnet, – dass das Feder Dämpfersystem – ein Magneto-Rheologisches Feder-Dämpfersystem ist, – mit einem elektrischen Verstärker ansteuerbar ist, – der von einem Schocksensor auslösbar ist – und zur Repositionierung der Schiffsaufbauten/ Schiffseinbauten eine Extremauslenkung erfährt.
2. Feder-Dämpfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersystem eine linearzylindermäßige Einrichtung mit Endanschlag, welche durch eine Verbindung mit einer Gasfeder fluidisch, kommunizierend verbunden ist und die Verbindung mit einem Elektromagneten umgeben ist, aufweist.
3. Feder-Dämpfersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersystem durch eine mechanische Feder unterstützt ist.
4. Feder-Dämpfersystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feder-Dämpfersystem für eine erste, zweite und dritte Raumachse, die nicht parallel liegen mindestens zwei Magneto-Rheologische Feder-Dämpfersysteme aufweist, die einander entgegenwirken