Strukturelle Auslegung von pneumatischen Fendern

Die Konstruktion von Luftfendern ist in ISO 17357-1:2014 für die Hochdruckfamilie festgelegt: ein zylindrischer Luftbalg mit halbkugelförmigen Köpfen, gefertigt aus Außengummi, Verstärkung aus synthetischem Reifencord und Innengummi, alles fest vulkanisiert. Teil 1 spezifiziert diese Fender für einen Anfangsinnendruck von 50 kPa oder 80 kPa. Niederdruckfender fallen unter Teil 2 und verwenden stattdessen beschichtete Textilpaneele. Innerhalb von Teil 1 unterscheiden sich die Hersteller nur in der Lagenanzahl. Lagenplan, Wulstringkonstruktion und Endkonfiguration sind in den Korpus einlaminiert und werden vor der Vulkanisation verschlossen.

Die Klauselnummern beziehen sich auf ISO 17357-1:2014. Die ISO bestätigte, dass beide Teile der Norm im Jahr 2024 noch gültig sind.

Was die ISO 17357-1 für die Konstruktion pneumatischer Fender festlegt

ISO 17357-1:2014 Die Norm legt die Konstruktionsvorgaben für alle als konform verkauften, schwimmenden pneumatischen Hochdruck-Gummifender fest, wobei die Anforderungen auf die jeweilige Druckklasse abgestimmt sind. Die Norm regelt Material, Leistung und Abmessungen von Fendern, die Schiffe an andere Schiffe oder an Anlegestellen befestigen. Sie legt außerdem die Prüf- und Inspektionsverfahren fest. Teil 1 und Teil 2 Die Norm ISO 17357:2002 wurde durch diese ersetzt und ist nun zurückgezogen.

Jede Schicht im Kotflügel hat eine bestimmte Funktion. Die äußere Gummischicht schützt die Kordschichten und die innere Gummischicht vor Abrieb und anderen äußeren Einflüssen. Ihre Zusammensetzung muss die in Teil 1 tabellierten Zug- und Reißfestigkeitswerte erfüllen; diese Werte sind im Materialprüfbericht aufgeführt. Die innere Gummischicht dichtet die Druckluft ab. Die Verstärkungsschichten aus synthetischem Reifenkordgewebe halten den Innendruck und bestimmen die Belastbarkeit des Kotflügels.

Die Wahl des Kordgewebes ist strukturell bedingt. Die Hauptfasern des synthetischen Reifenkords sind nicht wie bei Segeltuch oder Gürtelgewebe geflochten, was das Verhalten der Lage hinsichtlich Ermüdungsfestigkeit und Druckfestigkeit beeinflusst. Auch die Lagenanzahl variiert innerhalb eines bestimmten Bereichs. Innerhalb einer zugelassenen Designfamilie kann ein kleinerer Durchmesser weniger Lagen aufweisen. Fragen Sie in der genehmigten Zeichnung nach der Lagenanzahl für Ihren Durchmesser und betrachten Sie eine für eine andere Größe angegebene Anzahl als unbestätigt.

Die Niederdruckkotflügel aus Teil 2 sind ein separates Produkt und keine leistungsreduzierte Version dieser Karosserie. Sie bestehen aus längs verlaufenden, beschichteten Textilpaneelen mit halbkugelförmigen Enden. Teil 2 fügt zwei weitere hinzu. pneumatische Kotflügeltypen, geklemmtes Ende und geformtes Ende, Belastung 7 kPa, sofern nicht anders angegeben. Alles Nachfolgende beschreibt die Konstruktion von Teil 1.

Warum 50 kPa und 80 kPa Grenzwerte und keine Obergrenzen sind

Der Nenninnendruck ist der Druck, bei dem ein unkomprimierter Kotflügel arbeitet, nicht der Druck, dem sein Korpus standhalten kann. Die Norm führt beide Werte separat auf, und beide variieren mit Größe und Druckklasse. Der zulässige Druck ist gesondert definiert: der Innendruck, bei dem ein Kotflügel platzt. Für jede Größe sind vier Druckwerte in derselben Tabelle aufgeführt, und in einem Angebot kann jeder dieser Werte genannt werden.

Der Druck im Fahrzeuginneren steigt mit der Durchbiegung des Kotflügels. Deshalb werden die Werte jeweils in Bezug auf eine bestimmte Steigung oder Durchbiegung angegeben. Die Markierung auf dem Typenschild kennzeichnet den Beginn der Kennlinie.

Die Güteklasse ist also ein Betriebsparameter, der eingehalten werden muss, keine Variable zur Leistungsoptimierung. Garantierte Energieabsorption, Reaktionskraft und Rumpfdruck werden alle in Bezug auf eine bestimmte Güteklasse angegeben. Weicht ein Fender von dieser Güteklasse ab, liegt er außerhalb der Leistungsdaten, auf denen seine Leistung basierte.

Wenn man den Wert auf dem Typenschild als Sicherheitsgrenzwert interpretiert, summiert sich der Fehler unbemerkt. Ein Kotflügel, der an einem heißen Nachmittag ohne Kenntnis der Bedingungen bis zu diesem Wert aufgefüllt wurde, wird wieder in Betrieb genommen und liegt über seinem vorgesehenen Ausgangsdruck. Die Umgebungstemperatur sollte zusammen mit jeder Druckmessung protokolliert werden, damit beim nächsten Test vergleichbare Daten vorliegen.

Wulstringe, Flanschöffnungen und die 2.500 mm Ventilschwelle

Metallteile an den Enden eines pneumatischen Fenders werden nicht nach Nennlast, sondern nach einem Überdruckfall dimensioniert, wobei die Stahlzugabe proportional zum Durchmesser ist. Gemäß Teil 1 müssen die Enden der Verstärkungskordellagen in den Wulstring eingeführt und nach außen gebogen werden. Der Wulstring und jegliches andere Stahlmaterial um die Flanschöffnung herum ist auf weniger als 0,20 D begrenzt. Diese Begrenzung schützt die Metallteile vor bleibender Verformung bei einer Kompression nahe 80%.

Demgegenüber steht die Leistungsklausel, in der die garantierte Energieabsorption bei einer Durchbiegung von (60 ± 5)% erreicht wird. Zwei Klauseln, zwei unterschiedliche Fragestellungen. Die Geometrieregel 0,20 D schützt Flanschendbleche vor starker Überbeanspruchung, die etwa 20 Prozentpunkte über die Nenndurchbiegung hinausgeht. Der GEA-Wert im Datenblatt beantwortet eine andere Frage. Setzt man den eigenen Durchmesser in dieselbe Formel ein: 0,20 × D ergibt den Wert, unter dem der Stahl bleiben muss. Ein 3300 mm langer Kotflügel muss also unter 660 mm liegen.

Die Ausführung Typ I Single begegnet dem gleichen Problem der Überbeanspruchung durch eine spezielle Endkonfiguration. Diese Variante weist nur an einem Ende eine Flanschöffnung auf, während das andere Ende keine Metallteile besitzt. Dadurch kann sich das metallfreie Ende unter starker Druckbelastung nicht dauerhaft verformen. Daraus ergibt sich eine praktische Montageempfehlung: Dieses Ende sollte so ausgerichtet werden, dass eine starke Endbeanspruchung wahrscheinlich ist. Die Wahl des Montageorts erfolgt vor dem Aufbau der Karosserie.

Die Regelung zur Ventilpflicht ist so gestaltet, dass sie zweimal gelesen werden sollte. Größen, die nicht in den Drucktabellen aufgeführt sind, müssen die Anforderungen des nächstgrößeren Durchmessers erfüllen. So übernimmt beispielsweise ein Fender mit 2.200 mm Durchmesser die Druckanforderungen eines 2.500-mm-Fenders. Die Sicherheitsventilklausel ist an den tatsächlichen Durchmesser gekoppelt, unabhängig von der zugehörigen Druckklasse. Ein 2.200-mm-Fender erfüllt daher die Druckanforderungen eines 2.500-mm-Fenders, obwohl sein Durchmesser unter dem Wert liegt, ab dem ein Ventil vorgeschrieben ist. Diese Konsequenz wird in keiner der Klauseln direkt erwähnt; sie ergibt sich erst aus der gemeinsamen Lektüre beider Klauseln. Aus diesem Grund enthält die Bestellklausel eine Zeile, in der ein Sicherheitsventil für Fender unter 2.500 mm angefordert werden kann.

Das Ventil selbst ist ein Bauteil, das an die Flanschöffnung angepasst ist, und keine Schicht innerhalb des Laminats. Vor der Vulkanisation werden die Flanschanordnung und die dafür vorgesehene Vorrichtung verschlossen. Ob ein Ventil nachträglich hinzugefügt werden kann, hängt von dieser Anordnung ab; der Hersteller sollte dies bestätigen.

Wartung und Instandhaltung

Regelmäßige Wartung und Inspektion sind erforderlich, um die langfristige Stabilität der pneumatischen Fender zu gewährleisten. Im Folgenden finden Sie einen vollständigen Wartungsleitfaden, der die Inspektionshäufigkeit, die Inspektionsgegenstände und die Verwaltung des Luftdrucks umfasst.

• Hohe Verwendungshäufigkeit: Wenn sie regelmäßig benutzt werden. Dann sollte der Druck der Schutzbleche alle drei Monate überprüft und bei Bedarf aufgepumpt werden.
• Geringe Nutzungshäufigkeit: Bei weniger regelmäßigem Gebrauch können alle sechs Monate Druckkontrollen und Wartungsarbeiten durchgeführt werden.
• Oberflächeninspektion: Untersuchen Sie die Oberfläche des Kotflügels regelmäßig auf Schnitte, Abschürfungen oder Löcher. Dadurch wird überprüft, ob das äußere Gummi intakt ist.
• Inspektion von Metallbeschlägen: Überprüfen Sie Metallbeschläge wie Ketten und Schäkel auf Rost oder Beschädigungen. Rostige Metallbeschläge können die Lebensdauer des Kotflügels verkürzen und seine Sicherheit beeinträchtigen.
• Druckdetektion: Prüfen Sie den Druck mindestens einmal im Monat, um sicherzustellen, dass er innerhalb der auf dem Schutzblech angegebenen Sicherheitsgrenze (50kpa/80kpa) liegt.
• Inspektion des Luftdruckventils: Überprüfen Sie das Aufblasventil auf Schäden oder Lecks. Reparieren oder ersetzen Sie dann problematische Ventile.
• Inspektion der Flanschmutter: Vergewissern Sie sich, dass die Muttern an den Flanschen an beiden Enden des Kotflügels fest und rostfrei sind, damit die Sicherheit der Verbindungen gewährleistet ist.
• Mantelinspektion: Prüfen Sie Kotflügel mit Ummantelung auf Beschädigungen. Die Unversehrtheit der Ummantelung ist entscheidend für den Schutz der inneren Gummischichten.
• Regelmäßige Inflation: Um den richtigen Innendruck zu gewährleisten, sollten Sie die Schutzbleche regelmäßig und je nach Gebrauch aufpumpen.
• Drucküberwachung: Benutzen Sie ein Manometer, um routinemäßig zu prüfen die pneumatischen Fender's Druck um sicherzustellen, dass er innerhalb des empfohlenen Bereichs bleibt. Sowohl ein zu hoher als auch ein zu niedriger Druck kann sich auf die Leistung und Langlebigkeit der Schutzbleche auswirken.

Welche strukturellen Entscheidungen werden vor der Freigabe der Zeichnung getroffen?

Die strukturellen Entscheidungen lassen sich in solche unterteilen, die in die vulkanisierte Karosserie integriert werden, und solche, die als wartungsfähige Bauteile oder Sollwerte erhalten bleiben. Nur die zweite Gruppe bleibt nach der Auslieferung offen.

Die Variablen nähern sich einander an, wobei Durchmesser und Nenndruckklasse zuerst festgelegt werden. Lagenplan, Wulstringgeometrie und die Frage des obligatorischen Ventils berücksichtigen diese Werte. Das so erzeugte Laminat lässt sich nach der Vulkanisation wirtschaftlich nicht mehr verändern.

Auf rauen oder stufenförmigen Kaimauern dienen das Ketten-Reifen-Netz und seine Reifen als zusätzliche Schutzschicht. Sie fangen Abrieb und punktuelle Belastungen ab, die sonst direkt auf das äußere Gummi einwirken würden, und sind der Teil eines Netzfenders, der als erstes erneut überprüft werden muss.

Nicht jede Aufgabe rechtfertigt diese Konstruktion. Liegt beispielsweise ein kleines Arbeitsboot an einem glatten Ponton an und muss der Fender weder schwimmen, noch einen großen Abstandshalter halten oder für den Transport entleert werden, erfüllt eine mit Schaumstoff gefüllte oder aus Vollgummi bestehende Einheit denselben Zweck, ohne dass ein Druckregulierungsaufwand erforderlich ist.

Prüfung von Beweismitteln vor der Bestellung gegen eine bestellungsbezogene Inspektion

Die Prüfnachweise für einen pneumatischen Kotflügel bestehen aus zwei Ebenen, und die Zertifikate, die ein Käufer vor der Bestellung prüft, sind nicht die Aufzeichnungen, die für die tatsächlich gelieferten Kotflügel erstellt werden. Gemäß der Bestellklausel kann ein Käufer einen solchen Nachweis anfordern. Prototyp-Kotflügeltest Zertifikat, das die Prüfungen gemäß Klausel 8 abdeckt. A große Klassifikationsgesellschaft wertet es aus, und es darf nicht älter als zehn Jahre vor der Untersuchung sein.

Dieselbe Klausel umfasst historische kommerzielle Nachweise und legt deren Gültigkeitsdauer fest. Das Prüf- und Inspektionszertifikat muss von einem Fender mit mindestens dem gleichen Durchmesser wie der zu untersuchende Fender, bei gleichem oder höherem Innendruck und innerhalb der letzten zehn Jahre ausgestellt worden sein. Die Gültigkeitsdauer ist somit einseitig: Eine größere Einheit mit höherem Druck dient als Nachweis für eine kleinere Einheit mit niedrigerem Druck. Daher ist ein Zertifikat für einen 2.500-mm-Fender bei 50 kPa für einen 3.300-mm-Fender bei 80 kPa nicht gültig. Diese Auslegung ergibt sich aus der in der Klausel festgelegten Gültigkeitsdauer und nicht aus einer separaten Regelung für den umgekehrten Fall.

Die Ausnahmeregelung für Prototypen funktioniert nach einem anderen Prinzip. Für jeden Kotflügel, der sich in Konstruktion oder Design unterscheidet, ist ein Prototypentest erforderlich. Die Ausnahmeregelung für kleinere Durchmesser gilt nur, wenn Design, Konstruktion und Fertigungsmethoden identisch sind und die Lagenanzahl aufgrund des Durchmessers variiert. Voraussetzung ist die Übereinstimmung innerhalb der Designfamilie.

Klausel 9 ist davon unabhängig. Sie regelt die Prüfung und Inspektion der Fender selbst und umfasst die Prüfung des Gummimaterials, die Maßprüfung sowie die Dichtheits- und Druckprüfung. Es ist zu klären, welche dieser Prüfungen für jeden Fender gelten, welche Stichproben genommen werden und mit welchen Anforderungen der Bestellung abgeglichen werden. Beim Vergleich zweier Angebote werden Durchmesser und Druck des Vorbestellungszertifikats mit den bestellten Werten verglichen, bevor das restliche Dokument gelesen wird.

Was rastet zuerst in einem pneumatischen Kotflügel ein?

Bei der Konstruktion von Luftfendern werden Durchmesser und Nenndruckklasse zuerst festgelegt. Lagenplan, Wulstringgeometrie und die Frage des obligatorischen Ventils ergeben sich daraus, und keine dieser drei Eigenschaften lässt sich nach der Vulkanisierung noch ändern. Netze, Reifen und der Sollwert des Reifendrucks bleiben danach offen. Das Laminat hingegen nicht.

Schäden, die die Lebensdauer eines Kotflügels verkürzen, können auch durch Umstände entstehen, die nicht in der Bestellung berücksichtigt wurden: Geometrie des Liegeplatzes, lokale Überkompression am Ende, ein Kontaktfall, der bei der Anfrage nicht beschrieben wurde. Welcher dieser Fälle zutrifft, wird im Rahmen des jeweiligen Projekts geprüft.

Falls der benötigte Durchmesser in den Drucktabellen der Norm fehlt, klären Sie bitte zwei Punkte, bevor die Zeichnung freigegeben wird: Erstens, welcher größere Durchmesser Ihre Druckanforderungen erfüllt. Zweitens, ob Sie ein Sicherheitsventil benötigen – dieser Durchmesser allein reicht dafür nicht aus. Senden Sie uns diese beiden Antworten zusammen mit Ihrem Wert für die Liegeenergie, damit wir die Zeichnung entsprechend anpassen können. pneumatische Fender Die Zeichnung und der Zertifikatsbereich müssen ihnen vor Beginn der Fertigung vorgelegt werden.