DE202009011263U1

DE202009011263U1 - Device for protecting a ship's hull against the effects of shock waves

Info

Publication number: DE202009011263U1
Application number: DE200920011263
Authority: DE
Original assignee: Abeking & Rasmussen Schiffs und Yachtwerft AG; Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft AG
Current assignee: Abeking & Rasmussen Schiffs und Yachtwerft AG; Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft AG
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2019-08-21

Abstract

Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes (4; 30) gegen Einflüsse von Schockwellen, gekennzeichnet durch mindestens ein zumindest teilweise an der Außenseite eines Schiffsrumpfes (4; 30) vorzusehendes, im Wesentlichen flächiges Element, das nachgiebig ausgebildet ist und dabei über eine solche Verformbarkeit verfügt, dass es in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten, bevor die Schockwelle den Schiffsrumpf (4; 30) erreicht.Apparatus for protecting a ship's hull (4, 30) against the effects of shock waves, characterized by at least one substantially planar element to be provided at least partially on the outside of a ship's hull (4, 30), which is made resilient and has such a deformability, that it is capable of at least partially destroying the energy transmitted by a shockwave before the shockwave reaches the hull (4; 30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes sowie der Einbauten in dem Schiffsrumpf gegen Einflüsse von Schockwellen.The The invention relates to a device for protecting a ship's hull and the internals in the hull against influences of Shock waves.

Die Struktur der Rümpfe von Schiffen, die Schockbelastungen beispielsweise durch detonierende Minen ausgesetzt sein können, wird so dimensioniert, dass sie lokal und global diesen Belastungen standhalten kann.The Structure of the hulls of ships, the shock loads, for example, by detonating Can be exposed to mines, is dimensioned so that they can withstand these stresses both locally and globally can.

Ist der Schiffsrumpf aus Stahl gebaut, besteht die Stahlstruktur aus einem außen liegenden Plattenfeld, welches die Außenhaut bildet, und an der Innenseite angeordneten Aussteifungen aus anderen Stahlteilen. Jene Aussteifungen bilden gewöhnlich Spanten, Rahmen, Träger, Decks und/oder Schotte, wobei zwischen einzelnen Spanten und Rahmen Plattenfelder vorhanden sind. Zur Dimensionierung der Gesamtstruktur gegen Schockbelastungen werden herkömmlich unterschiedliche Maßnahmen ergriffen: (1.) Es wird ein geeignetes Material verwendet, das hohe Dehnungen der einzelnen Plattenfelder zulässt, wie es beispielsweise bei Stahl der Güte 1.3964.9 der Fall ist; (2.) die Größe der Plattenfelder wird kleiner gewählt, als es ohne Schockbelastung erforderlich ist; und (3.) die Aussteifungen werden stärker dimensioniert, als es ohne Schockbelastung erforderlich ist.is the hull made of steel, the steel structure consists of one outside lying plate field, which forms the outer skin, and on the inside arranged stiffeners of other steel parts. Those stiffeners usually form frames, Frame, carrier, Decks and / or bulkheads, with panels between individual frames and frames available. For dimensioning the entire structure against shock loads become conventional different measures (1) A suitable material is used, the high one Strains of each panel allows, as for example for grade 1.3964.9 steel the case is; (2.) the size of the disk fields becomes chosen smaller, when it is required without shock load; and (3.) the stiffeners get stronger dimensioned, as it is required without shock load.

Bei einem aus Holz gebauten Schiff besteht die Holzstruktur aus einer außen liegenden Holzwand, die in der Regel durch mehrere übereinander liegende und verklebte einzelne Lagen von Holzleisten oder Holzplatten gebildet wird, sowie an der Innenseite angeordneten Aussteifungen aus anderen Holzteilen. Wie bei der zuvor beschriebenen Stahlstruktur bilden auch hier die Aussteifungen Spanten, Rahmen, Träger, Decks und/oder Schotte.at a wooden ship, the wooden structure consists of a Outside lying wooden wall, usually by several superimposed lying and glued individual layers of wooden strips or wood panels is formed, and arranged on the inside stiffeners from other wood parts. As with the steel structure described above Here, too, the bracing form frames, frames, beams, decks and / or Scot.

Schiffsrümpfe aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) bestehen herkömmlich aus einer weitgehend freitragenden Außenhaut, die aus mehreren Lagen von Glas- und/oder Kohlefasern mit Kunstharz zusammengeklebt ist, zwischen denen eventuell noch spezifisch leichtere Materialien eingebracht sind, um ohne Erhöhung des Gewichtes größere Wandstärken zu erzielen.Ship hulls off fiberglass reinforced plastic (GRP) are conventional from a largely self-supporting outer skin, which consists of several layers of glass and / or carbon fibers is glued together with synthetic resin, between which possibly still specifically lighter materials introduced are to raise without the weight of larger wall thicknesses too achieve.

In all diesen Konstruktionen dient die beschriebene Struktur dazu, die Druckspitzen aus der Schockwelle direkt aufzunehmen und diese mit nur sehr geringer Dämpfung in das übrige Schiff weiterzulassen. Hierzu sind die Strukturen sehr steif ausgeführt, wobei lediglich die Plattenfelder der Außenhaut des Schiffsrumpfes zwischen den Aussteifungen einer Stahlstruktur gegebenenfalls darauf ausgelegt sind, elastische oder plastische Verformungen zuzulassen, um auf diese Weise einen Teil der Schockwelle zu absorbieren.In all these constructions serve the described structure, to pick up the pressure spikes from the shockwave directly and this with very little damping in the rest To pass on the ship. For this purpose, the structures are very rigid, with only the plate fields of the outer skin of the ship's hull where appropriate, between the stiffeners of a steel structure are designed to allow elastic or plastic deformation, so as to absorb part of the shockwave.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche dafür sorgt, dass der Einfluss von Schockbelastungen auf den Schiffsrumpf reduziert wird.It It is an object of the present invention to provide an improved device to propose the type mentioned above, which ensures that reduces the impact of shocks on the hull becomes.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes gegen Einflüsse von Schockwellen, gekennzeichnet durch ein zumindest teilweise an der Außenseite eines Schiffsrumpfes vorzusehendes, im Wesentlichen flächiges Element, das nachgiebig ausgebildet ist und dabei über eine solche Verformbarkeit verfügt, dass das im Wesentlichen flächige Element in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten, bzw. zeitlich zu verzögern, bevor die Schockwelle den Schiffsrumpf erreicht.These Task is solved with a device for protecting a ship's hull against the effects of Shock waves, characterized by an at least partially on the outside of a ship's hull, essentially a flat element, which is compliant and has such a deformability features, that's essentially flat Element is capable, at least partially, that transmitted by a shock wave To destroy energy, or delay it before the shock wave reached the hull.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung wird ein großer Teil der Energie, die durch die Schockwelle aufgebracht wird, bereits im Bereich der Außenhaut absorbiert oder zumindest zeitlich verzögert. Dies hat zur Folge, dass die Struktur des Rumpfes innerhalb der Außenhaut nur noch einem Bruchteil der Druckspitze der Schockwelle ausgesetzt ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass an der Außenseite des Schiffsrumpfes ein im Wesentlichen flächiges und nachgiebig ausgebildetes Element angeordnet wird, das somit einen Teil der Außenhaut des Schiffsrumpfes bildet.With Help the solution according to the invention is a large Part of the energy that is being applied by the shockwave already in the area of the outer skin absorbed or at least delayed. This has the consequence that the structure of the hull within the outer skin only a fraction the pressure peak is exposed to the shock wave. This is inventively characterized achieved that on the outside the hull of a substantially flat and yielding trained element is arranged, which thus forms part of the hull of the hull forms.

Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred versions and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

So ist bevorzugt das im Wesentlichen flächige Element elastisch verformbar. Alternativ oder zusätzlich kann das im Wesentlichen flächige Element auch über eine plastische Verformbarkeit verfügen. In beiden Fällen wird durch die Verformung des die Außenhaut oder eines Teils derselben bildenden im Wesentlichen flächigen Elementes ein großer Teil der Energie, die durch die Schockwelle übertragen wird, bereits an der Außenseite und somit im Bereich der Außenhaut absorbiert.So Preferably, the substantially flat element is elastically deformable. Alternatively or in addition This can be essentially flat Element too over have a plastic deformability. In both cases will by the deformation of the outer skin or a part of the same forming substantially flat element a large Part of the energy transmitted by the shockwave already on the outside and thus in the area of the outer skin absorbed.

Das im Wesentlichen flächige Element kann zum unmittelbaren Aufbau der Außenhaut des Schiffsrumpfes oder eines Teils derselben verwendet werden.The essentially flat Element can be used for immediate construction of the hull of the hull or part of it.

Alternativ ist es aber auch möglich, das im Wesentlichen flächige Element zumindest teilweise auf eine bereits vorhandene Außenhaut eines Schiffsrumpfes aufzubringen und somit zur Bildung einer zusätzlichen Außenhaut vorzusehen, welche außerhalb der üblichen Struktur des Schiffes auf den Rumpf, insbesondere über dessen größeren Teil oder sogar über dessen gesamte Fläche, aufgebracht wird. Des weiteren bewirken die erfindungsgemäßen flächigen Elemente die Verhinderung des elastischen oder plastischen Beulens einer eventuell vorhandenen stählernen Außenhaut, wie oben beschrieben.Alternatively, it is also possible to apply the substantially planar element at least partially on an already existing outer skin of a ship hull and thus provide for the formation of an additional outer skin, which outside the usual structure of the ship on the hull, in particular over the greater part or even over the entire surface, is applied. Furthermore, the flat elements according to the invention cause the prevention of the elastic or plastic buckling of a possibly existing steel outer skin, as described above.

Vorzugsweise kann das im Wesentlichen flächige Element mindestens eine Lage aus verformbarem Material, insbesondere Vollmaterial, aufweisen. Als derartige Materialien eignen sich insbesondere Gummi, Kunststoff, Polyäthylen und/oder Polyurethan.Preferably This can be essentially flat Element at least one layer of deformable material, in particular Solid material. As such materials are particularly suitable rubber, Plastic, polyethylene and / or polyurethane.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das im Wesentlichen flächige Element mindestens zwei übereinander liegende Abschnitte mit unterschiedlichen Verformungseigenschaften aufweist. Diese Ausführung bietet eine besonders gute Möglichkeit, das Schockdämpfungsmittel in Abhängigkeit von den zu erwartenden Schockbelastungen entsprechend anzupassen.A further preferred embodiment The invention is characterized in that essentially area Element at least two on top of each other lying sections with different deformation properties having. This execution offers a particularly good opportunity the shock-absorbing agent dependent on to adapt accordingly to the expected shock loads.

Schließlich sei noch angemerkt, dass das im Wesentlichen flächige Element bevorzugt an der Außenseite eines Schiffsrumpfes im Unterwasserbereich und somit an dessen sog. Unterwasserschiff vorzusehen ist, da sich die von detonierenden Minen erzeugten Schockwellen unter Wasser fortpflanzen.Finally, be It should be noted that the substantially planar element is preferred the outside a hull in the underwater area and thus at its so-called. Underwater vessel is to be provided, as the detonating Mines propagate shockwaves underwater.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:following become preferred versions of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

1 eine Vorderansicht auf ein Einrumpf-Schiff mit schematisch im Querschnitt dargestellter zusätzlicher Außenhaut zur Schockdämpfung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a front view of a monohull vessel with schematically shown in cross-section additional outer skin for shock absorption according to a preferred embodiment of the invention;

2 eine Vorderansicht auf ein SWATH-Schiff mit schematisch im Querschnitt dargestellter zusätzlicher Außenhaut zur Schockdämpfung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 2 a front view of a SWATH ship with schematically shown in cross-section additional outer skin for shock absorption according to a preferred embodiment of the invention; and

3 eine ausschnittsweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Auftriebskörpers und der zugehörigen Stütze als Teil des in 2 gezeigten SWATH-Schiffes. 3 a partially enlarged cross-sectional view of a buoyant body and the associated support as part of in 2 shown SWATH ship.

In 1 ist beispielhaft ein Einrumpf-Schiff 2 gezeigt. Wie 1 ferner erkennen lässt, ist die Außenhaut 4a des Rumpfes 4 dieses Schiffes 2 mit einer zusätzlichen Außenhaut 6 belegt. Diese zusätzliche Außenhaut 6 ist über die gesamte Fläche des Rumpfes 4 aufgebracht, welche sich unterhalb der Wasserlinie W befindet und die benetzte Oberfläche bildet; dieser Teil des Rumpfes wird auch als sog. Unterwasserschiff bezeichnet.In 1 is an example of a monohull ship 2 shown. As 1 furthermore, the outer skin is visible 4a of the hull 4 this ship 2 with an additional outer skin 6 busy. This extra outer skin 6 is over the entire surface of the fuselage 4 applied, which is below the waterline W and forms the wetted surface; This part of the hull is also called a so-called underwater ship.

Diese zusätzliche Außenhaut 6 besteht aus einer Schicht, die nachgiebig ausgebildet ist und dabei winklig oder quer zu ihrer Längserstreckung verformbar ist. Diese zusätzliche Außenhaut 6 sollte über eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit verfügen und ist so ausgelegt, dass sie Druckspitzen von Druckwellen, die beispielsweise durch detonierende Minen erzeugt werden, nur in deutlich verringertem Maße an die innere Struktur des Rumpfes 4 weiterleitet. Somit werden die Belastungen auf die innen liegende Struktur des Rumpfes 4 verringert und die Beschleunigungen für das gesamte Schiff 2 und somit für alle Bauteile des Schiffes 2 reduziert. Die Befestigung der zusätzlichen Außenhaut 6 an der originären Außenhaut 4a des Rumpfes 4 kann beispielsweise durch Verkleben, durch Verschrauben oder mit Hilfe von Bändseln erfolgen.This extra outer skin 6 consists of a layer which is resilient and is deformable at an angle or transversely to its longitudinal extent. This extra outer skin 6 should have elastic and / or plastic deformability and is designed to reduce the pressure spikes of pressure waves generated, for example, by detonating mines, only to a significantly reduced extent on the inner structure of the fuselage 4 forwards. Thus, the loads on the internal structure of the fuselage 4 decreases and accelerations for the entire ship 2 and thus for all components of the ship 2 reduced. The attachment of the additional outer skin 6 on the original outer skin 4a of the hull 4 can be done for example by gluing, by screwing or with the help of banderles.

Im Übrigen bewirkt die zusätzliche Außenhaut 6 neben der Reduzierung der Schockbelastung auch eine Verringerung der akustischen Abstrahlung des Rumpfes 4.Incidentally, the additional outer skin causes 6 In addition to reducing the shock load and a reduction in the acoustic radiation of the fuselage 4 ,

In 2 ist die Applikation der zusätzlichen Außenhaut 6 an einem SWATH-Schiff 20 gezeigt, welches in Vorderansicht dargestellt ist, wobei ”SWATH” als Abkürzung für den englischen Begriff Small Waterplane Area Twin Hull steht. Ein solches Schiff 20 erhält seinen Auftrieb durch Auftriebskörper 22, 24, die im Allgemeinen eine längliche Form nach Art einer Zigarre besitzen und sich unterhalb der Wasseroberfläche W befinden. Diese beiden Auftriebskörper 22, 24erstrecken sich in Fahrtrichtung des Schiffes und enthalten in den Figuren nicht dargestellte Antriebseinrichtungen sowie bei Bedarf auch Ballasttanks. Auf der Oberseite der Auftriebskörper 22, 24 sind Stützen 26, 28 angeordnet, die sich in gleicher Weise wie die Auftriebskörper 22, 24 in Fahrtrichtung des Schiffes 20 parallel zueinander erstrecken und somit den gleichen Abstand voneinander bzw. von der Schiffsmittelachse wie die Auftriebskörper 22, 24 aufweisen. Die Stützen 26, 28 enden oberhalb der Wasserlinie bzw. Wasseroberfläche W an der Unterseite eines Rumpfkörpers 30, so dass dieser von den Stützen 26, 28 getragen wird.In 2 is the application of the additional outer skin 6 on a SWATH ship 20 shown, which is shown in front view, where "SWATH" stands for the abbreviation for the English term Small Waterplane Area Twin Hull. Such a ship 20 gets its buoyancy through buoyancy 22 . 24 , which generally have a longish shape like a cigar and are located below the water surface W. These two buoyancy bodies 22 . 24 extend in the direction of travel of the ship and included in the figures, not shown drive means and, if necessary, ballast tanks. On top of the buoyancy bodies 22 . 24 are props 26 . 28 arranged in the same way as the buoyancy bodies 22 . 24 in the direction of travel of the ship 20 extend parallel to each other and thus the same distance from each other or from the ship's central axis as the buoyancy bodies 22 . 24 exhibit. The pillars 26 . 28 ends above the waterline or water surface W at the bottom of a fuselage body 30 so that this one of the supports 26 . 28 will be carried.

Wie die 2 und 3 ferner erkennen lassen, ist die Außenhaut 32 der Auftriebskörper 22, 24 und der Stützen 26, 28 ähnlich wie bei dem Schiff von 1 mit einer zusätzlichen Außenhaut 6 bedeckt, und zwar über das gesamte Unterwasserschiff oder zumindest über einen großen Teil dessen. Zu weiteren Einzelheiten bezüglich der zusätzlichen Außenhaut 6 wird zunächst auf die zuvor im Zusammenhang mit 1 gegebene Beschreibung verwiesen.As the 2 and 3 Furthermore, let's see, is the outer skin 32 the buoyancy body 22 . 24 and the supports 26 . 28 similar to the ship of 1 with an additional outer skin 6 covered, over the entire underwater ship or at least over a large part of it. For further details regarding the additional outer skin 6 is first related to the previously related 1 given description referenced.

In der vergrößerten Ansicht von 3 sind beispielhaft zwei unterschiedliche Ausführungen der zusätzlichen Außenhaut 6 gezeigt. An der gemäß 3 linken Seite der dort gezeigten Anordnung aus Auftriebskörper 22 und Stütze 26, welche gemeinsam einen Teil des in 2 gezeigten SWATH-Schiffes 20 darstellt, ist die zusätzliche Außenhaut als einlagige Außenhaut 61 ausgebildet, während an der rechten Seite dieser Anordnung die zusätzliche Außenhaut als zweilagige Außenhaut vorgesehen ist, welche eine direkt auf der originären Außenhaut 32 angeordnete erste Lage 61 und eine auf der ersten Lage 61 angeordnete zweite Lage 62 aufweist. Bei der zwei- oder mehrlagigen Ausführung der zusätzlichen Außenhaut 6 kann es von Vorteil sein, den einzelnen Lagen 61, 62 unterschiedliche Verformungseigenschaften zu verleihen, um das Absorptionsverhalten einer solchen zusätzlichen Außenhaut an die je nach Einsatz des Schiffes zu erwartenden Schockbelastungen anpassen zu können.In the enlarged view of 3 are exemplary two different versions of the additional outer skin 6 shown. At the according to 3 left side of the arrangement shown there of buoyancy body 22 and prop 26 , which together form part of the in 2 shown SWATH ship 20 represents, is the additional outer skin as a single-layer outer skin 61 formed, while on the right side of this arrangement, the additional outer skin is provided as a two-ply outer skin, which directly on the original outer skin 32 arranged first position 61 and one on the first location 61 arranged second layer 62 having. For two or more layers of additional skin 6 It may be beneficial to the individual layers 61 . 62 to give different deformation properties in order to adapt the absorption behavior of such an additional skin to the expected depending on the use of the ship shock loads can.

Wie 3 ferner erkennen lässt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die zusätzliche Außenhaut 6 aus einer Vielzahl von nebeneinander und in der mehrlagigen Ausführung auch übereinander liegenden plattenförmigen Elementen zusammengesetzt. Alternativ ist es aber auch denkbar, die zusätzliche Außenhaut 6 als über die gesamte Fläche im wesentlichen einstückige Beschichtung vorzusehen.As 3 can also be seen, in the illustrated embodiment, the additional outer skin 6 composed of a plurality of side by side and in the multilayer design also superimposed plate-shaped elements. Alternatively, it is also conceivable, the additional outer skin 6 as to provide over the entire surface substantially one-piece coating.

Als Material für die zusätzliche Außenhaut 6 kann jeder Werkstoff in Frage kommen, der über eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit verfügt. Denkbar ist auch die Verwendung von Vollmaterial, welches beispielsweise aus Gummi und/oder Kunststoff besteht. Ferner ist es auch denkbar, die zusätzliche Außenhaut 6 als im Wesentlichen flächige Fachwerk- oder Wabenkonstruktion auszuführen. Entscheidend ist lediglich, der zusätzlichen Außenhaut 6 eine solche Verformbarkeit zu geben, dass sie in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten bzw. zeitlich zu verzögern, bevor die Schockwelle in den Schiffsrumpf eintritt und die dortigen Strukturen, wie beispielhaft in 3 anhand des Bezugszeichens ”36” dargestellt, erreicht.As material for the additional outer skin 6 Any material that has elastic and / or plastic deformability can be considered. Also conceivable is the use of solid material, which consists for example of rubber and / or plastic. Furthermore, it is also conceivable, the additional outer skin 6 to perform as a substantially flat truss or honeycomb construction. The only thing that matters is the additional outer skin 6 to give such deformability that it is capable of at least partially destroying or delaying the energy transmitted by a shockwave before the shockwave enters the hull and the structures there, as exemplified in US Pat 3 using the reference symbol " 36 "Shown, reached.

Claims

Device for protecting a ship's hull ( 4 ; 30 ) against the effects of shock waves, characterized by at least one at least partially on the outside of a ship's hull ( 4 ; 30 ), which is designed so that it is capable of at least partially destroying the energy transmitted by a shockwave before the shockwave penetrates the hull of the ship ( 4 ; 30 ) reached.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the substantially flat element ( 6 ) is elastically deformable.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the substantially planar element ( 6 ) is plastically deformable.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the substantially flat element ( 6 ) is provided for forming the outer skin of the hull.

Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the substantially flat element ( 6 ) at least partially on the existing outer skin ( 4a ; 32 ) of a ship's hull ( 4 ; 30 ) is applied and thus provided for the formation of an additional outer skin.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the substantially flat element ( 6 ) at least one layer ( 61 ) of deformable material.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the substantially planar element ( 6 ) at least one layer ( 61 ) of deformable solid material.

Device according to claim 6 or 7, characterized that the material is rubber and / or plastic and in particular polyethylene and / or polyurethane is.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the substantially flat element ( 6 ) at least two superimposed sections ( 61 . 62 ) having different deformation properties.