DE2227670A1 - Schiffsrumpf - Google Patents

Description

• Schiffsrumpf Die Erfindung betrifft einen Schiffsrumpf aus einer steifen metalistruktur (Verstärkungen, wie z.B. Spanten, Stringer usw.), die mit einem metallblech als Rumpfschale (shell) verkleidet oder beplanktist.
• Zweck der Erfindung ist es, einen leichten, billigeren und gegenüber den rneereseinwirkungen widerstandsfähigeren Rumpf sowie weitere Vorrichtungen zu schaffen, wie sie sich aus der nachfolgenden Seschreibung ergeben.
• Gemäß der Erfindung befindet sich die steife metallstruktur außerhalb der metallbeplankung, auf deren Außenseite eine ausfüllende Schicht eines expandierten Schaumstoffs wie Polyurethan o. dgl. mit einer Oberflächenschicht aus Polyester und Glasfasern o. dergl. angebracht ist, die an den Metallteilen haftet und die metallstruktur einschließt, so daß sie geschützt wird, während sie mit ihrer Oberflächenschicht die äußere Form des Rumpfes gestaltet. Der Schaumstoff hat zweckmäßig geschlossene Poren und geht mit der Metallstruktur einen kompakten Verbund ein.
• Vorteilhaft weist die tragende metallstruktur ein geradliniges inneres Profil auf, und die Platten der Beplanung haben eine entsprechende einfache Form, während das äußere Profil der Metallstruktur durch die eingebauten Schichten des Schaumstoffs korrigiert werden kann, um ein hydrodynamisches Profil zu gewinnen.
• Die ausfüllende Schicht oder Auflage auf der Außenseite der Beplankung kann in vorteilhafter Weise vorgefertigte Füllkörper enthalten, die mit der entsprechend vorbehandelten Beplankung verbunden sind, z.B. verklebt sein können, während in dem Raum zwischen benachbarten Füllkörpern örtlich expandierter Schaumstoff die metalletruktur außerhalb der Beplankung einschließt.
• Die Verbindungen zwischen benachbarten Füllkörpern weisen Vorsprünge und Deckschichten aus Polyesterharz sowie Verbindungsstücke in Schraubverbindung mit den Spanten und Stringern der Metallstruktur auf, wobei das Ganze in dem verbindenden material eingeschlossen ist. Die Füllkörper können zu diesem Zweck Vorsprünge aufweisen, welche die äußeren Gurte oder Flansche der Spanten und Stringer teilweise übergreifen.
• Der Rumpf kann Öffnungen, Klüsen und andere Durchlässe aufweisen, die in die innere Beplankung eingesetzt und außen durch in dem Hohlraum bis zu den anschließenden Füllkörpern expandierten Schaumstoff und innen durch eingebaute Einzelteile aus Harz, Bronze o dgl. geschützt sind. Falls der Rumpf Decks mit Holzdauben aufweist, können diese auf der Oberseite der metallstruktur angebracht werden. Expandierte Schaumstoffe sind dann zwischen dem Deck und der inneren Beplankung eingefügt.
• Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele; es zeigen: Fig. 1 und 2 einen schematischen Halbschnitt mit Spant und versteifender Rumpfschale in der herkömmlichen Art sowie gemäß der Erfindung; Fig. 3 einen Ausschnitt des Rumpfes in einem ssnkrecht zu den Spanten liegenden Querschnitt; Fig. 4, mögliche Ausführungsformen von Verbindungen zwischen 5, 6 u. benachbarten Füllkörpern an Wänden und Boden; 7 Fig. 8 einen Schnitt gemäß Fig. 3 durch eine Ausführungsform einer Flosse; Fig. 9 Zwei Ausführungsformen einer Wassereinlaßöffnung im u. 10 Rumpf; Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Durchtritt einer seitlichen Schraubenwelle; Fig. 12 einen Teilausschnitt mit einem mit Holzdauben belegten Deckbalken.
• Bei der herkömmlichen Ausbildungsform ist die Rumpfhaut 1 (Fig. 1) als Schale oder Beplankung auf der Außenseite eines steifen Gebildes, bestehend aus Spanten 3 und Stringern 5, gusgebildet. Sowohl die Schale oder Beplankung als auch die damit verbundenen Spannten und Stringer 3, 5, müssen nach den hyurodynamischen oder Stromlinienbedingungen geformt werden, nach denen das Rumpfprofil gestaltet ist. Dies alles bringt strukturelle Schwierigkeiten hinsichtlich der äußeren Gestalt mit sich, während das Problem des Schutzes des metallyefüges vor den typischen korrodierenden Bestandteilen der Seeluft bestehen bleibt.
• Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, werden (verglichen mit Fig. 1) die steifen Strukturan durch die Spanten 13 und durch die Stringer 15 gebildet, die außen entsprechend der Form oder Kontur des Rumpfes genormt sind, welche sich aus den Strwmlinien- oder hydrodynamischen Bedingungen ergeben, während innen das Profil des Verbandes 13, 15 als eine aus geradlinigen Teilstücken zusammengesetzte Kontur ausgebildet sein kann, an welche die inneren Verkleidungsplatten 11 angepaßt sind, die nur in einer Richtung gekrümmt oder sogar plan sind. Dies erlaubt - neben einer bemerkenswerten Wirtschaftlichkeit -auch eine bessere Ausnutzung des inneren Raumes, als es bei gebogenen Wänden in der herkömrnlichen Bauweise der Fall ist.
• Die Spanten 13 und Stringer 15 ergeben eine wesentliche größere Höhe des Rumpfkerns und damit ein großes Widerstandsmoment mit einer nicht geringen Zunahme der Festigkeit, bezogen auf das Materialgewicht so daß auch relativ große Aussparungen bzw. Durchbrüche vorgesehen werden können.
• Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die innere Schale oder Beplankung 11 mit Schaumetoffblöcken 17 z.B. aus geschäumtem Flyurethan, bedeckt, die vorteilhaft in passenden Würfeln vorgefertigt und in die Verkleidung 11 eingeklebt werden. Die Blöcke 17 sind derart geformt, daß sie die Spanten und Stringer 13, 15 aussparen u:d bevorzugt Hohlräume 19 um das Skelett 13, 15 bilden (vgl. auch Fig. 4 - 7), die z.B. durch die äußeren Gurte 13A der Spanten 13 und durch die Vorsprünge 17A der Füllbläcke 17 definiert sind. In das Innere dieser Hohlräume wird zinke expandierende Flüssigkeit eingespritzt, dio das metallgefüge vollständig bedeckt, an welchem sie haftet Selbstverständlich müssen die Oberflächen, an denen die Schaumstoffblöcke 17 bzw. die masse der expandierten Flüssigkeit fast heften sollen, in geeigneter Weise vorbehandelt sein. Was die vorgefertigten Blöcke oder Füllunge 17 angeht, so könnensie z.B. mit einer Polyurethan-Farbe aufgeklebt werden dli ausreichend auf den betreffenden OLerfl;#chen @erteilt wird. Auch die Teile, die in den Hohlräumen 19 mit der expandierenden Flüssigkeit bedeckt werden, werden vorteilhaft auf gleiche Weise behandelt, um das Anhaften des örtlich gebildeten Schaums zu gewährleisten.
• In der Zeichnung bezeichnet 21 allgemein eine als Außenhaut aufgebrachte Kunststoffschicht aus Polyesterharz mit einem ausreichenden Anteil an Glasfasern, welche die Schaumstoffkörper 17 und 19 schützt.
• Die durch die Kunststoffmassen gebildete Füllschicht weist notwendigerweise Zonen und insbesondere Fugen auf wegen der Spanten und Stringer, wo die angeklebten Blöcke 17 über den Gurten 13A aneinander stoßen. Es muß deshalb in diesen Zonen die Stetigkeit des Schutzes ohne Zuhilfenahme der Polyesterschicht 21 gewährleistet sein, weil diese nur wenig an Metall haftet. Deshalb ist es angebracht, Abdichtungen vorzusehen, wie sie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt sind. Insbesondere können die äußeren Vertiefungen 23 an den Verbindungsstellen mit Schaumstoff ausgeschäumt werden (Fig. 4 und 6), um sie zu schließen, und die Dichtigkeit der Außenhaut kann durch eine Versiegelung mit einer Schicht 25, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, sichergestellt werden, oder mit einer Schicht 27 auf der Außenhaut, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Alternativ können die Füllu-ngen aus Polyesterglasprofilen 29 hergestellt werden, die in die Vertiefungen eingeklebt werden, die zwischen den Vorsprüngen 17A benachbarter Füllkörper 17 in der Polyesterharz-Außenhaut 21 gebildet werden (Fig. 5) bzw. auf entsprechende Einlagen 31, die auf die Vorsprünge 17A aufgebracht sind, und auf die dann eine Deckschicht 33 als eine Weiterführung der Schicht 21 aufgebracht wird (Fig. 7). In allen Ausführungsformen dienen Schraubenbolzen 34 mit muttern zur mechanischen Befestigung der Füllkörper an dem Verband 13, 15.
• In der Fig. 8 ist eine mögliche Ausführungsform einer Flosse gezeigt. Diese kann entsprechend der Ausbildung zweier benachbarter Stringer 15 als ein vorgefertigter Block 35 aus expandiertem Kunststoff hergestellt sein und einen Vorsprung 35A in Form einer Flosse bilden, der mit einer Schicht aus Polyesterharz und Glasfasern überzogen ist. Der Flügel wird von Verbindungsmitteln 39 flankiert, die z.B. von der Art, wie in Fig. 4 gezeigt, sind. Der Block 35 schafft auf ähnliche Weise, wie es zuvor für die Füllkörper 17 angegeben wurde, im Anschluß an die Stringer 15 Hohlräume, in denen eine Füllmasse 19 expandiert werden kann.
• Fig. 9 und 10 zeigen Einzelheiten möglicher Ausführungsformen von Öffnungen unterhalb der Wasserlinie. In Fig. 9 ist in die Innenbeplankung 11 eine Muffe 41 eingesetzt, die in das Innere des Schiffes ragt, und an der Schiffshaut endet. Die Muffe hat einen äußeren Flansch 41A und einen inneren Flansch 41G. Der zwischen muffe und den sie umgebenden Füllkörpern 17 gebildete Raum 43 wird wieder mit einem flüssigen Alaterial ausgeschäumt. Die Außenhaut 21 aus Polyesterharz und Glasfasern ist über dem zurückgesetzten Flansch 41A zu einem Ring 210 eingezogen. Ein rohrförmiges Preßteil 45A setzt sich mit einem Flansch 45 in die Vertiefung und dichtet ab. Das Preßteil wird zweckmäßig aus Polyesterharz und Glasfasern hergestellt, und gut mit dem material der Schicht 21, 218 verklebt. Das rohrförmige mittelstück 45A weist an der anderen Stirnseite einen Flansch 458 auf, der an den inneren Flansch 418 der muffe mittels eines Ringes 47, beispielsweise aus Bronze, angeschlossen ist. An dem Flansch 45 kann ci Sieb 49 o. dgl. aus gepreßtem Kunstharz befestigt werden. An die Verbindung 45B, 47 kann eine Leitung angeschlossen sein derart, daß ein Kontakt mit den zu schützenden Metallteilen 11, 41, 418 vermieden wird.
• Fig. 10 zeigt einen Seewassereinlaß von kleineren Abmessung gen in Form einer Metallmuffe 51, die in die Schale 11 eingefügt und mit einem äußeren Flansch 51A sowie einem inneren Flansch 518 versehen ist FiBliko per 17 umgeben den Wassereinlaß und der Hohlraum 19 ist örtlich ausgeschäumt, so daß die Auskleidung vollständig ist. Die Außenhaut 21 aus Polyesterharz und Glasfasern reicht bei 21E über den Flansch 51A.
• Ein rohrförmiger Einsatz 53, der den eigentlichen Wassereinlaß ausmacht und wegen das Seewassers aus Bronze hergestellt werden sollte, ist mi der Schiff, 21E durch einen eigenen äußeren Flansch 53A verbunden und mittels eines metallrings 55 an den Flansch 5@@ angeschlossen. 57 zeigt wieder eine äußere Gitterblende o. dgl. In Fig. 11, in der gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, ist ein Detail für den Durchtritt einer Schiffswelle 61 durch die Schiffswand dargestellt. Mit 63 ist eine Verstärkung bezeichnet, welche ähnlich derjenigen ist, die mit 13 bezeichnet ist, und ähnlich dieser mit Schaumstoffkörpern 19 verbunden ist. 65 stellt eine rohrförmige Muffe dar, die den Raum um die Welle 61 umgibt, der von der Hülse 67 mit dem Gleitlager 69 für die Welle ausgefüllt wird. Die Hülse wird von der mutter 70 gegen den Flansch 73 gezogen.
• Eine zusätzliche mutter, die keinerlei Kräfte ausübt, kann für die Pressung der Packung vorgesehen sein, welche die Welle gegen eindringendes Seewasser dicht hält.
• In Fig. 12 sind Einzelheiten eines Deckaufbaus mit Holzverkleidung gezeigt. 13A ist ein tragender Deckbalken, der durch vorgefertigte SchaumstoFfkörper 17C und örtlich ausgeschäumte Anschlußhohlräume flankiert wird. Die Schumstoffmasse erstreckt sich bis 17E und trägt die Außenhaut 21 aus Polyesterharz und Glasfaserbedeckungr 81 sind die Holzdauben der Deckverkleidung mit einem Abschlußprofil 63. 85 zeigt eine Verbindungsstelle mit einem Füllkörper, der ein aus Polyester und Glasfaser hergestelltes Einbauteil ist, entsprechend dem Teil 29 in Fig. 5.
• Bei der neuen Struktur der Schale eines Schiffskörpers hat man somit eine vollständige Trennung zweier Funktionen, die bei einem herkömmlichen Schiffsrumpf durch ein einziges Element dargestellt werden: mechanische Spannungen aufzunehmen und eine äußere Gestalt zu schaffen, insbesondere die geometrischen Bedingungen für das Verhalten des Schiffes im Wasser darzustellen. Bei einem herkömmlichen Schiffsrumpf oder Schiff, beispielsweise aus Stahl, ist dieses einzige Element die Beplankung der Seiten, des Bodens, der Zwischendecks etc., welche über eine ausreichende innere Festigkeit verfügt, wobei sie eine longitudinale oder transversale Neigung hat, um eine Formstabilität zu erreichen und um den in Frage stehenden Kräften Bereiche ausreichenden Widerstandes entgegenzusetzen. Die erfindungsgemäße Strukturform hingegen verlegt die metallische Beplankung nach innen, während die zugehörigen Verstärkungen (Spanten, Bodenplatten, Spieren e-tc.) außen angebracht sind, d.h. in Richtung auf das Wasser, das sie jedoch niemals berühren, weil sie mit einem festen Polyurethanschaum überzogen sind, der eine solche Gestalt bzw. Form hat, daß er die geometrischen Eigenschaften des Rumpfs bestimmt, und zwar mit einem äußeren Überzug (der unmittelbar mit dem Wasser in Berührung kommt) aus mit Glasfasern verstärktem Polyester.
• Die metallstruktur bestimmt somit nur die Größe des Innenraums und erfüllt alle Anforderungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit für allgemeine und örtlich bedingte Spannungen. Das äußere Füllmaterial formt die Gestalt und ist mechanisch nur insoweit beteiligt, als sie die (statischen und dynamischen) Kräfte auf die innere metallstruktur überträgt. Es besteht somit kein Grund mehr, die Platten für die Beplankung an die zweifach gebogenen Oberflächen anzupassen, sondern sie können einfach gekrümmte Flächen erster Ordnung, wenn nicht sogar eben sein mit Abwinklungen. Demgemäß werden die äußeren Verstärkungselemente, z.B. die Reelingspanten nicht mehr aus Abschnitten hergestellt, die gebogen sind, um sie an die Gestalt der Schiffshaut anzupassen, sondern sie werden so ausgelegt, daß sie den entsprechend der üblichen Wölbung der äußeren Form unterschiedlichen Höhen des Verlaufs der geebneten Innenbeplankung folgen (Fig. 2).
• Diese totale strukturelle Veränderungkann ohne ernsthafte Probleme Platz greifen, wenn man bedenkt, daß im Grunde jedes konventionelle Bauelement weiterhin in derselben Weise seine Festigkeitsfunktionen ausübt und deshalb nach den üblichen Rechenverfahren bemessen werden kann. Außerdem können die Berechnungen für die Festigkeit in der neuen metallstruktur in Rechnung stellen, daß bei diesen Strukturen die Korrosion nicht mit Zuschlägen berücksichtigt zu werden braucht. Andererseits führt die geringere Dicke keineswegs zu einer zu geringen oder verminderten Festigkeit, weil die Verstärkungselemente, beispielsweise die Spanten, aufgrund ihrer größeren inneren Höhe ein größeres Widerstandsmoment aufweisen, und das, obwohl sie leichter -sind, weil die Dicke vermrdert ist oder weil größere Aussparungen vorgesehen werden können. Dies alles ist besonders für kleine Schiffe von Vorteil (z.B. mit einer Rumpflänge von weniger als 50 m), weil gerade auf diesem Gebiet die Vergleichsbedingungen mit einer konventionellen Struktur günstiger sind, bei der ein beachtlicher Prozentsatz der materialstärke als Reserve gegen die Korrosion vorgesehen wird.
• Der Schutz der Strukturen vor Korrosion ist ein wesentlicher Gesichtspunkt des erfindungsgemäßen Aufbaus. Es handelt sich hierbei um einen Schutz, der nicht auf die herkömmliche Art als abdeckende Beschichtung gedacht ist (Farbanstrich, Feuerverzinkung oder ähnliche Verfahren), sondern als ein Einbetten der Struktur in einem Schutzkörper, der seine eigene Form ermöglicht und deshalb geeignet ist, die äußere Gestalt des Humpfes zu bilden, wobei die Spannungen berücksichtigt sind, die aus dem Verhältnis der Form zur umgebenden Flüssigkeit resultieren. Dabei wirkt sich das Ganze noch nicht einmal wesentlich auf das Gleichgewicht der Lasten aus und verursacht auch keine Kosten, die dem Gegenstand nicht angemessen wären. Die Tatsache, daß es sich um die nützliche Auffüllung eines toten Raumes handelt, sollte nicht den Gedanken an eine träge masse aufkommen lassen, deren Verhalten zusammen mit den metallischen Strukturen gefährlich oder sogar unsicher sein könnte.
• Man muß insbesondere berücksichtigen, daß die Kunststoffe srst angebracht werden, wenn der Rumpf fertig ist und wenn alle abschließenden Arbeiten, eingeschlossen Schweißarbeiten an den Flächen, die in Verbindung mit dem Polyurethanschaum stehen, ausgeführt worden sind. Zuerst müssen die freiliegenen Oberflächen sauber mit einem Sandstrahlgebläse vor bereitet werden, was ja auch im Falle der herkömmlichen Struktur erforderlich ist Hierauf wird sofort die erste Schicht einer Farbe auf Polyurethanbasis aufgebracht, die sowohl große Haftfähigkeit und eine absolut gleichmäßige Verteilung auf der Nletalloberfläche hat als auch geeignet ist, eine wirksame Grundlage für das Anbringen des Polyurethan-Schaums zu bilden. Die erwähnte Zähigkeit und gleichmäßige Haftung sind übliche Forderungen an alle ersten Farbanstriche. Die Grundierfarbe auf Polyurethanbasis ist besser als andere Farben für einen ersten Anstrich; außerdem wird ihre Schutzwirkung nicht zerstört, sondern sie nimmt noch zu, weil äußere atmosphärische und meerwasser-Einwirkungen vollig abgeschirmt sind, dnn vor ihr liegt eine beträchtliche Schaumstoffschicht und eine äußere Beschichtung mit Polyesterglas.
• Bekanntlich werden Beschichtungen aus Polyurethan schon seit vielen Jahren mit großtem Erfolg angewendet, und zwar im Inneren von Gefrierräuen zu Isolationszwecken, sowohl aus wärmetechnischen Gesichtspunkten (die sich aus dem Wärmeleitkoeffizienten des Polyesters und der hohen Wirksamkeit des monolythischen Blocks - ohne jede Unstetigkeit und ohne Wärmesprünge an Stoßstellen - ergeben) als auch im Hinblick auf die Erfordernisse der Undurchlässigksit, besonders in solchen Fällen, in denen das Futilen von Pannen und Infiltrationen eine unerläßliche Garantie für die Unversehrtheit der Räume ist, oie sauber sein und stets ohne Geruch sauber gehalten werden müssen. Undurchlässigkeit und Sicherheit gegen mögliche Zerstörungen haben zu ihrer äußeren Anwendung geführt.
• Das Hauptkriterium besteht - wie oben bereits festgestellt -in der Kombination des expandierten Polyurethans 17 und des Polyesterglases 21, welche durch die Herstellung der gepreßten vorgefertigten Füllungen erhalten wird. Auf diese Weise erhält man eine perfekte Ergänzung der Funktionen: Das Polyurethan gibt seine Elastizität; und Adhäsionseigenschaften an den Rumpf und bildet eine Tragschicht für das Polyesterglas, dessen Oberflächenfestigkeit und undurchlässigkeit hinzukommt. Die vorgefertigten Füllkörper können beliebig große Ausmaße haben, die nur mit den Forrungen nach einem leichten Transport vereinbar sein müssen. Bei geringeren Abmessungen für kleinere Schiffe kann der ganze Rumpf oder eine Rumpfhälfte aus einem einzigen geformten Stück bestehen. Ganz allgemein kann jeder Füllkörper Abmessungen haben, die denen einer großen Platte der äußeren Beplankung entsprechen. In jedem Fall ist die Ausführung so, wie in Fig. 3 gezeigt, nämlich mit unterschiedlich hohen Seitenteilen entsprechend der Steghöhe jedes Spants bzw. jeder Verstärkung 15 des metallskeletts mit der inneren Beplankung 11. Diese "offene" Kontur erlaubt das unmittelbare und leichte Anbringen der Körper in ihrer richtigen Lage mit einem zweiten frischen Anstrich aus Polyurethan (neben der ersten Schutzschicht), welche die Haftung der Körper auf der vorher schon behandelten Metallfläche begünstigt. Diese Befestigungsart ist sehr wirksam, dient aber nur zur montage. Weitere Verbindungen von größerer Bedeutung sind die mit einer Polyesterschicht überzogenen (vgl. Fig. 4-7), die je nach Bedarf mehr oder weniger ausgedehnt verteilt sein kann. Die Dicke der Polyesterglasfasern kann von Fall zu Fall schwanken, und zwar in Abhängigkeit vom Grad der Benutzung des Schiffes, von seiner Geschwindigkeit und anderen Faktoren. Schließlich wird die Verbindung durch das unmittelbare örtliche Ausschäumen mit Polyurethanschaum vervollständigt, der alle Hohlräume 19 um die Spanten ausfüllt und insbesondere die Erleichterungslöcher und Schweißspalten belegt. Dieses örtliche Ausschäumen vollzieht sich im einzelnen so, daß man sich auf die vollständige Füllung jedes Raumes 19 mit Material verlassen kann, das im wesentlichen mit dem identisch ist, aus dem die vorgefertigton Füllkörper 17 bestehen, und sich daher mit diesen untrennbar fest verbindet, so daß alle Strukturen fest von Polyurethanschaum umschlossen sind. Die Füllmasse in den Zwischenräumen stellt auch eine Verbindung unter den verschiedenen Füllkörpern her, während der Polyesterüberzug 21 mit Kitt und Siegelmaterial desselben materials mittels bekannter Verfahren, welche eine einfache Reparatur im Falle eines Zusammenstoßes ermöglichen, verbunden wird.
• Für den Aufbau sowohl der Struktur als auch ihrer strukturellen Einzelheiten, mit denen die verschiedenen Probleme an den verschiedenen Punkten gelöst werden sollen (z.B.
• Durchlässe für Scliffswellen, Stecarad oder Ruder, Wassereinlässe, Rohre usw.) besteht der gemeinsame Gedanke darin, enge Verbindungen zu dem metall herzustellen, die nur durch den Polyurethanschaum erhalten werden können und nicht durch das Polyester, welches, bedingt durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten, sich leicht ablösen würde. Die mögliche Verwendung von Holz, beispielsweise für die Beplankung 81, 82 des Decks (vgl. Fig, 12), setzt nur voraus, daß die innere metallbeplankung unter dem Deck unterhalb der Deckbalken 13A verläuft und letztere mit Gurten oder Flanschen eine Auflage und Befestigungsmöglichkeit für die Holzdauben 81, 83 bilden. Der Raum, welcher auf diese Weise entsteht, wird bis zu seiner vollständigen Füllung ausgeschäumt, und es wird mit der doppelten Schutzfunktion der Metallstruktur und des Holzes ein Schutz gegen eindringendes W-asser erreicht, wie er bisher mit konventionellen Bauweisen nicht erzielt wurde.
• Eine kritische Prüfung der erfindungsgemäßen Bauweise kann zu folgenden Erwägungen führen: Die Ungewißheit des Verhaltens des Polyurethanschaums im Hinblick auf die metallstruktur, seine mögliche Ablösung (wenn auch nur örtlich), sein Zerbröckeln infolge seiner zerbrechlichen Unelastizität gegenüber der elastischeren Beweglichkeit des Stahls, sind alles Nachteile, die sicher berücksichtigt werden müssen. Es ist jedoch schwierig, gewichtige Gründe dagegen zu finden, falls diese nicht aufgrund von Erfahrungen gewonnen sind, die seit vielen Jahren bei Gefrierräumen gemacht wurden. Prüfungen, die mittels teilweiser Zerstörung durchgeführt wurden, haben ein äußerst stabiles Angriffs verhalten und eine absolute Gleichmäßigkeit gezeigt. Es ist indessen einleuchtend, daß mögliche erste Schritte in Richtung einer unmittelbaren Erfahrung an kleineren Abmessungen entwickelt werden sollten, wo z.B. Deformationen des Schiffsrumpfes kleiner sind und die möglichkeit einer direkten Kontrolle besteht.
• Die Dichtigkeit oder Wasserfestigkeit der äußeren Schiffshaut stellt uns vor Probleme, besonders an den Punkten oder Stellen mit mechanischer Diskontinuität, wie an Durchführungen oder Verbindungen zwischen den Füllkörpern. Auch das Verhalten bei stürmischer See oder bei großen Geschwindigkeiten kann einige Zweifel aufkommen lassen. Dessen ungeachtet sind diese Probleme bereits bekannt und auch bei Schiffen gelöst, die ganz aus Polyesterglas bestehen und die sowohl auf-zivilem Gebiet (Vergnügungs- und Fischereischiffe) als auch auf militärischem Gebiet (Küstenschiffe, Kanonenboote, minensuchboote) eine zunehmende Verbreitung finden.
• Die Sicherheit eines inneren metallrumpfes, die für die Festigkeit und Abdichtung vollkommen ausreicht, vergrößert nur das Vertrauen, das sich dieses neue Material schon allein durch sich erworben hat. Insbesondere sollte die Gefahr örtlicher Beschädigung bei Zusammenstößen kein Grund zur Besorgnis sein, denn die Unempfindlichkeit ist bei Schiffsrümpfen aus Polyesterglas überzeugend demonstriert und nimmt sicher durch das darunterliegende Schaumkissen nur noch zu, das seinerseits durch die Metallstruktur unterstützt wird.
• Scheinbar verursacht diese zusätzliche Rumpfschale - außerhalb des metallrumpfes - aus einem Stoff, der technologisch für die gewöhnliche metallverarbeitung ungewöhnlich ist, eine merkliche Zunahme der wirtschaftlichen und organisationsmäßigen Kosten. Insbesondere die Vorkehrungen für die Herstellung einer Form, mit der die Füllkörper unter der Presse hergestellt werden, sind von Bedeutung. Die Kosten für die Form sind sicher hoch, sie sind jedoch selbst bei einer starken Verkleinerung der Einheit erträglich, falls eine massenproduktion möglich ist, was entsprechend der Tendenz im modernen Schiffsbau vorauszusehen ist.
• Die Notwendigkeit, alle Schweißarbeiten vor der äußeren Anbringung des Polyurethans an den metallplatten vorzunehmen, kann einige organisatorische Nachteile während der Herstellung und eine dauernde Behinderung bei evtl. Änderungen oder Reparaturen im Inneren verursachen. In der Praxis ist dieser Nachteil jedoch weniger schwerwiegend, als es scheint, wenn man die selbstlöschende Eigenschaft des verwendeten Polyurethans berücksichtigt, die ohne Gefahr kleinere Schweißarbeiten zuläßt. Bei größeren Arbeiten macht es nichts aus, wenn einige Teile örtlich entfernt werden. Das Wiederanbringen ist sehr leicht und stellt einen der größeren Vorteile bei der Reparatur äußerer Zerstörungen dar.
• Im Gegensatz zu den oben angestellten kritischen Untersuchungen betreffen die folgenden Überlegungen Vorteile der vorgeschlagenen Ausführungsform, die von Bedeutung sind.
• Durch das fast vollständige Fehlen von gewölbten Metallplatten ist das Arbeiten der Schiffsschreinerei sehr vereinfacht. Das Ersetzen der profilgeformten Spanten durch solche, die aus Tafeln und Streifen zusammengesetzt sind, erlaubt eine Standardisierung der relativen Abmessungen, was Vorteile in der Lagerhaltung und eine Verminderung der Abfälle mit sich bringt. Im äußersten Fall können diese Spanten wie Fachwerke gestaltet werden, wodurch die damit verbundenen Kosten auf ein normales Maß fallen und nicht das Maß der Kosten der Schiffsschreinerei erreichen.
• Die Verringerung der Dickenabmessungen, welche durch den Schutz der Strukturen gegen Korrosion erreicht wird, bringt eine merkliche Verminderung des Rumpfgewichts, und zwar ohne Beeinträchtigung seiner Festigkeit und seiner Lebensdauer. Im Gegenteil ergibt die Möglichkeit, sehr breite Spanten ( bei gleichem Gewicht) vorzusehen, besonders bei den leichteren Schiffen eine zuvor nicht vorstellbare Gesamtfestigkeit.
• Die Vorteile einer äußeren PolyesterschaLe hinsichtlich der Beständigkeit sind schon allgemein anerkannt, insbesondere bei kleineren Schiffen, bei denen die Anforderungen an die Lebensdauer von überragender Wichtigkeit sind.
• Auch die Innenreinigung und die möglichkeit besserer Sauberhaltung werden hauptsächlich durch das Fehlen von komplizierten Strukturen erleichtert und ebenso durch das Fehlen verhältnismäßig schwer zugänglicher Zwickelräume, von denen meist eine schnelle Zerstörung ausgeht.
• Die Schaumblöcke, die an der Außenseite der rnetallschalen oder Platten angebracht sind, spielen auch bezüglich der Schwimmfähigkeit des Schiffes eine bedeutende Rolle, besonders bei kleinen Schiffen, wo sie einen sehr hohen Anteil der Wasserverdrängung des Schiffes ausmachen, der manchmal so groß ist, daß das Schiff unsinkbar ist. Es ist ersichtlich, daß dieses Erfordernis besonders für leichte und sehr schnelle militärschiffe wesentliche Bedeutung erlangen kann.
• Das Polyurethanschaumkissen oder Polster um den Rumpf hat auch eine bemerkenswerte Schutzfunktion sowohl in thermischer als auch in akustischer Hinsicht. Ggf. können innere Gefrierräume zwischen dünnen Metallplatten eingerichtet werden. Die Aufenthaltsräume stehen automatisch unter idealen Bedingungen; es wird nur ein Kondensationsschutz oder evtl. eine dünne Verkleidung aus ästhetischen Gründen benötigt. Die Schalldämmung, die deshalb so wirkungsvoll ist, weil es sich um einen geschlossenen Überzug handelt, der die Schwingungen absorbiert, auch solche, die durch Resonanzen im Metall auftreten, kann für die Bewohnbarkeit oder bei Kriegsschiffen aus wohlbekannten Gründen für deren Operieren von großem Vorteil sein.
• Die Schutzwirkung des erwähnten Kissens oder Polsters ist auch von mechanischer Art. Obwohl seine Schwäche in möglichen Defekten bei Zusammenstößen liegt, ist dennoch ein gewisser Schutz Erkennbar, und zwar besonders bei geringeren Einwirkungen. Jedenfalls muß die Einfachheit und Schnelligkeit, mit der Reparaturen für die vollständige Wiederherstellung der äußeren Oberfläche ausgeführt werden können, als ein wichtiger Fortschritt angesehen werden. Auch in Bezug auf Stoßwellen, die von entfernten Explosionen herrühren, stellt die Anwesenheit der expandierten Kunstharzschicht einen Schutz für die innere Festigkeit dar.
• Der dem metallrumpf verliehene Schutz zeigt neue Möglichkeiten der Verwendung von leichten Legierungen bei der Konstruktion des Rumpfes auf. Es ist bekannt, daß die Verwendung von Leichtmetall-Legierungen für den Schiffsbau fast nur auf die äußere Ausrüstung beschränkt ist, wo das geringere Gewicht sich vorteilhaft für die Stabilität auswirkt. Beim Schiffskörper selbst erinnert man sich selten an leichte Legierungen, selbst wenn die Leichtigkeit äußerst erwünscht wäre (z.B. wegen der Geschwindigkeit), vielmehr verwendet man nach wie vor Stahl bei sehr geringen Wandstärken. Die Gründe hierfür sind vielfältig, angefangen bei den Herstellungsschwierigkeiten bis zu den materialkosten. Vor allem traut man sich nicht, sich auf die Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff des mesrwassers zu verlassen. In dem neuen Struktursystem kann die Leichtmetall-Legierung ohne weiteres ihren Platz einnehmen, sollte sie wegen ihrer besonderen Eigenschaften benötigt werden. Die Struktur hat ebene und keine gewölbten Elemente. Die Abwinklungen der Kanten vieler Platten sind rechtwinklig. Die Probleme beim Schweißen sind wegen der kleineren Spannungskonzentrationen in ihrer Bedeutung verringert, denn bei gleichem Gewicht nehmen mit abnehmender Wandstärke und zunehmender Profilhöhe die durch Schweißen verbundenen Abschnitte bei geringer Spannungskonzentration zu. Außerdem hat eine dünne Schweißnaht im allgemeinen bessere mechanische Eigenschaften, was aus der geringeren Intensität des thermischen Prozesses folgt. Dies sind alles Faktoren, die gemeinsam solche Bedingungen schaffen, die dann durch Schutz gegen Seeeinwirkungen noch ergänzt werden.
• Sehr schnelle Schiffe (Patrouillenboote, Kanonenboote etc.) können aufdiese Weise aus leichten Legierungen bei geeigneten Wandstärken und gleichem Gewicht wie Stahl mit größerer Festigkeit hergestellt werden oder bei gleicher Festigkeit mit einem wesentlich geringeren Gewicht des metallskeletts.
• Auf der rein wirtschaftlichen Seite könnte man trotz der Gewichtsersparnis und des einfacheren Arbeitens daran denken, daß der erfindungsgemäße Aufbau am Anfang im Vergleich zur einfachen metallrumpfkonstruktion teurer ist. Bedeutende preisreduzierungen kann man sich selbst bei Massenproduktion nur bei Rümpfen aus Polyesterglas vorstellen, aber ein richtiges Abwägen der Vorteile darf sich nicht nur auf den Gesichtspunkt der Anlaufkosten beschränken. Es würde genügen, die Unterhaltungskosten während einiger Jahre des Betriebs zu prüfen, um die maßstäbe des Vergleichs wesentlich zu verschieben und zwar sowohl hinsichtlich der Unterhaltungskosten als auch hinsichtlich des Gebrauchs des Schiffes. Da die Ergebnisse nicht verglichen werden können, ist eine begünstigende Orientierung angebracht. Um beispielsweise ein praktisch unsinkbares Patrouillenboot mit einem alterungsbeständigen Rumpf anstelle der gegenwärtigen Schale mit ihrer unsicheren Beständigkeit und einer zweifeihaften Schwimmfähigkeit (in Fällen einer Beschädigung oder bei Feindeinwirkung) zu haben, ist es sicher angebracht, andere Erwägungen beiseite zu schieben.
• Nach diesen Betrachtungen versteht es sich, daß der Erfindungsgegenstand im Rahmen des Erfindungsgedankens in Form und Anwendung vielfältig abgewandelt werden kann.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Schiffsrumpf mit einer steifen etallstruktur (Verstärkungen wie Spanten, Träger usw.) und einer Beplankung aus Blech dadurch gekennzeichnet, daß sich die Metallstruktur (13, 15) außerhalb der metallbeplankung befindet und daß auf deren Außenseite eine ausfüllende Schicht (17) eines expandierenden Schaumstoffs wie Polyurethan o. dgl. mit einer Oberflächenschicht (21) aus Polyester und Glasfasern o. dgl. angebracht ist, die Schicht an den Metallteilen (11, 13, 15) haftet und die metallstruktur (13, 15) einschließt und mit ihrer Oberflächenschicht die äußere Form des Schiffsrumpfes bildet.

2. Schi.rfsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metalletruktur (13) ein geradliniges inneres Profil aufweist und die Platten der Beplankung (11) eine entsprechend einfache Form haben, wobei das äußere Profil der metallstruktur durch die eingebauten Schichten des Schaumstoffs korrigiert sein kann.

3. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausfüllende Schicht auf der Außenseite der Beplankung (11) vorgefertigte Füllkörper (17) enthält, die mit der vorbehandelten Beplankung verbunden und verklebt sind, und daß in dem Raum (19) zwischen benachbarten Füllkürpern örtlich expandierter Schaumstoff (19) die Metallstruktur (13, 15) außerhalb der Beplankung (11) einschließt.

4. Schiffsrumpf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, -dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen benachbarten Füllkörpern (17) Vorsprünge (17A) und Deckschichten aus Polyesterharz sowie Verbindungsstücke (31) in Schraubverbindung (34) mit den Spanten und Stringern der metalistruktur aufweisen, wobei das Ganze in dem verbindenden material eingeschlossen ist.

5. Schiffsrumpf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (17) Vorsprünge (17A) aufweisen, welche die äußeren Gurte oder Flansche der Spanten und Stringer teilweise übergreifen.

6. Schiffsrumpf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen, Klüsen und andere Durchführungen im Schiffsrumpf durch Konturwände (41, 51) gebildet sind, die in die Beplankung (11) eingesetzt und außen durch in dem Hohlraum (43) bis zu den anschließenden Füllkörpern (17) expandierten Schaumstoff und innen durch eingebaute Einzelteile (45, 53) aus Harz, Bronze o. dgl. geschützt sind (Fig. 9, 1o).

7. Schiffsrumpf nach Anspruch 1 mit einem Holzdeck, dadurch gekennzeichnet, daß~die Holzdauben (81, 83) des Decks auf der Oberseite der metallstruktur angebracht sind und daß Schaumstoffe zwischen Deck und innerer Beplankung (11) eingefügt sind (Fig. 12).

8. Schiffsrumpf nach Anspruch 1 mit Stabilisierungsflossen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flossen (37) durch vorspringende steife Schaumstoffmassen (35) gebildet sind, die mit Polyesterharz o. dgl. überzogen sind (Fig. 8).