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Bausystem für eiserne Schiffe mit Diagonaiverbänden. Die Erfindung
bezweckt unter Berücksichtigung der auftretenden Materialbeanspruchungen die bestmögliche
Ausnutzung des Materials bei der Konstruktion von Schiffen eiserner Bauart. Unter
eiserner Bauart wird die im Eisenschiffbau (im Gegensatz zum Holzschiffbau und Eisenbetonschiffbau)
allgemein übliche Bauweise verstanden, ohne besondere Rücksicht auf die Art des
Baustoffes (Flußeisen, Stahl, Aluminium oder andere Metalle oder Legierungen).
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Bisher werden die Schiffe nach dem sogenannten Querspantensystem und
dem sogenannten Längsspantensystem gebaut. Bekanntlich wird der Verband des Schiffes,
welcher die Beanspruchungen in der Längsrichtung aufzunehmen hat, von einem Kastenträger
gebildet, dessen Wände im Verhältnis zu seinen Abmessungen außerordentlich dünn
und daher Knickgefahren ausgesetzt sind. Durch den Wasserdruck erhalten die unter
der Wasserlinie liegenden Plattenfelder der Außenhaut und des Bodens eine hurchbiegung,
infolge welcher die in der l\litte des freien Plattenfeldes liegenden Längsfasern
in der Aufnahmefähigkeit von Druckbeanspruchungen aus der Längsfestigkeit beeinträchtigt
werden. Die durchgebogetiett Teile federn unter dem Einfiuß der L:ingsbeatt@spruclntng,
und die Übertragung der Druckbeanspruchung erfolgt nur durch diejenigen Plattenteile,
die infolge von beti;ichbarten Stegen knicksicher gehalten werden. Die auftretenden
Schubkräfte sind bestrebt, den verhältnismäßig dünnen Steg des Trägers (die Außenhaut)
zu verwerfen. Verhindert wird dies allein durch die Spanten. Der gewöhnliche Späntverband
dient erfahrungsgemäß, da im allgemeinen nur ein Teil des Spantwerks als geschlossener
Rahmen ausgebildet ist, in der Hauptsache zur örtlichen Versteifung von Außenhaut
und Decks gegen Knickgefahr aus der Längs- und "I.'orsionsbeanspruchung sowie gegen
Wasserdruck und sonstige örtliche Kräfte, während der eigentliche Querverband des
Schiffes hauptsächlich durch Schotte und Rahmenspanten gebildet wird. Das Längsspantensvstetn
weist gegenüber dein Querspantensystem bereits erhöhte Festigkeit auf, denn durch
die regelmäßig verteilten Rahmenspanten wird der Querverband und durch die reichlicheren
Längsverbände der Längsverband gegenüber der gewöhnlichen Querspantenbauart erheblich
verstärkt. Dennoch hat ein großer Teil der in der Nähe der neutralen Faser gelegenen
Längsverbände lediglich örtliche und für die Längsfestigkeit voll-I<ommen ungenügende
Bedeutung.
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Gegenüber den bisher üblichen Battsvstetnen bezweckt nun die vorliegende
Erfindung das »Diagonalspanten- oder Schubspanntingsspantensystem«; (las sich für
Schiffe jeder Art und Größe eignet, die Außenhaut und Decks, soweit sie auf Grund
ihrer Lage zur neutralen Faser nicht wesentlich zur Längsfestigkeit beizutragen
intstande sind, lediglich so stark auszubilden,
als sie in Verbindung
mit Quer- und Längsspanten berufen sind, örtlichen Beanspruchungen zu widerstehen,
im übrigen die auftretenden Spannungen durch ein Diagonalverbandsystem, gelagert
mittelbar oder unmittelbar an der seitlichen Außenhaut, am Boden und an den Decks,
weitmöglichst mit aufzufangen und dadurch in bedeutendem Maße gegenüber den bisher
üblichen Bausystemen, auf die bisher allein auch die Klassifikationsvorschriften
der Klassifikationsgesellschaften aufgebaut sind; zur Ersparnis des erforderlichen
Konstruktionsmaterials beizutragen (vgl. Abb. i, in der die mit a bezeichneten Linien
Seitenspanten oder Bodenspanten oder Decksballken bedeuten und A bb. a, wo die mit
b bezeichneten Linien Längsspanten bedeuten).
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Der neue Gedanke des vorliegenden Systems gegenüber den bisher üblichen
Bausvstemen und den bisher vorhandenen Patenten liegt darin, daß das Schiff gewissermaßen
als Kastenträger (vgl. Abb.3) aufgefaßt wird, dessen Längsfestigkeit in erster Linie
durch die auf Grund ihrer Lage zur neutralen Faser wirksamen Längsverbände, die
äußeren Gurtungen wie Decksstringer, Scheergänge und Kimmgänge, und dessen Querfestigkeit
in erster Linie durch Querschotten und Rahmenspanten sichergestellt ist, während
die für die Festigkeit minder tragfähigen, aber durch die erforderliche Aufnahme
der bei Biegung und Torsion des Schiffskörpers auftretenden Schubspannungen für
die Gesamtfestigkeit ebenso wichtigen Verbands- ' teile durch einen sinngemäß anzubringenden
diagonalen Fachwerkträgerverband für die Aufnahme der auftretenden Schubspannungen
geeigneter als bisher gemacht werden und gleichzeitig zur Aufnahme von Zug- und
Druckbeanspruchungen weit mehr als beim Quer- und Längsspantensystem herangezogen
werden.
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Das »Diagonalfachwerkträgersystem«, wie man es auch nennen kann, bietet
größere Längs- und Querfestigkeit, außerdem größere Raumfestigkeit, worunter das
räumliche Zusammenwirken der Quer- und Längsverbände verstanden wird, bei geringerem
Materialaufwand.
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Die zwischen und neben den Decksausschnitten (Luken und Schächten)
gelegenen Teile der Decks werden in weit größerem Maße als beim Ouerspanten- oder
Längsspantensystem zur Gesamtfestigkeit herangezogen. Die Lukenecken sind besser
gegen die gerade an diesen Stellen bei Biegung und Torsion des Schiffes sich besonders
unangenehm bemerkbar machenden Schubspannungen gesichert.
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Die Diagonalverbände können entweder unmittelbar an die seitliche
Haut, dem Boden und die Decks gelegt werden, wobei die von ihnen gebildeten Felder
je nach ihrer Größe und Lage entsprechend lokal zu versteifen sind, oder aber mittelbar
in Verbindung mit Längs- oder Querspanten.
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Die Konstruktion ist eine viel freiere als bei den bisher üblichen
Systemen. Die Diagonalen, unmittelbar an der seitlichen Haut angebracht, gestatten
beispielsweise, daß man die für die lokale Festigkeit der Haut etwa erforderlichen
Versteifungen je nach der Höhenlage der zu versteifenden Felder in ihren Abmessungen
und ihrer Entfernung voneinander abweichen lassen und je nach den örtlichen Verhältnissen
bemessen kann.
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In jedem Falle ergibt sich bedeutende Materialersparnis bei gleicher
Festigkeit gegenüber dem Quer- und Längsspantensy stem.
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Die Fachwerkträger wird man im Kreuzungspunkt stumpf aneinander schweißen
können, oder aber, falls man zur Schweißung noch kein Vertrauen haben sollte, die
unterbrochene Diagonale durch engere Nietung in der Nähe des Kreuzungspunktes mit
der Außenhaut befestigen können, wobei die Haut als Knotenblech, das die Verbindung
herstellt, anzusehen ist. Bei nicht unmittelbar an der Haut liegenden Diagonalen
wird man die Verbindung durch ein besonderes Knotenblech herstellen.
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Die Größe der Schiffe und ihre jeweilige Bestimmung werden die Art
des zu wählenden Diagonalsystems bedingen.
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Auch die Bauweise des Systems in der praktischen Ausführung ist außerordentlich
einfach und bietet eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber den anderen Systemen.
Man wird zunächst den Kastenträger mit Schotten, Rahmenspanten, Fachwerkträgern
und äußeren Gurtungen aufstellen und .dann die Haut mit ihrem lokalen Versteifungen,
die zum Teil bereits vorher mit den einzelnen Plattensängen vernietet werden können,
dar anheften.