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Leichtes druckfestes Gehäuse, insbesondere für Panzertaucher Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung von leichten, druckfesten Hohlkörpern,
wie sie insbesondere für Unterwasserfahrzeuge, -behälter und -geräte der verschiedensten
Art in Frage kommen.
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Die bisher bekannten druckfesten Hohlkörper besitzen im wesentlichen
eine zylindrische Form (z. B. Druckkörper der Unterseeboote), bei denen die Endböden
kuppelförmig ausgebildet sind. Da die zylindrische Form des Hauptkörpers gegen Faltung
und Einbeulung nur wenig widerstandsfähig ist, müssen Verstärkungsringe in großer
Anzahl und von erheblichen Abmessungen angeordnet werden, wodurch das Gewicht erhöht
wird. In manchen Fällen, z. B. bei Flammrohren, wird die Versteifung dadurch erzielt,
daß die gesamte Wandung des zylindrischen Teils wellenförmig ausgeführt wird. Auch
hiermit ist ein hohes Gewicht verbunden.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Formen besteht darin, daß Anschlüsse
von Zylinder- oder Kegelform die im wesentlichen zylindrischen Wände in räumlich
gekrümmten Kurven schneiden. Infolgedessen werden die Verstärkungsringe, die an
den Anschlußstellen angeordnet werden müssen, beim Zusammendrücken durch äußeren
Druck ungünstig beansprucht; sie werden nicht nur in ihrer eigenen Ebene zusammengedrückt,
sondern erfahren auch Biegungs- und Torsionsbeanspruchungen, die sie in den Richtungen
senkrecht zum Anschlußquerschnitt zu deformieren suchen. Infolgedessen ist die Widerstandsfähigkeit
dieser Ringe gering und ein großer Materialaufwand zur Erlangung der notwendigen
Festigkeit erforderlich.
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Alle diese Nachteile fallen um so mehr ins Gewicht, als es nur schwer
möglich ist, die auftretenden Beanspruchungen und Deformationen genau zu berechnen.
Es sind zwar in der Elastizitätstheorie die Hauptbeziehungen auch für die allgemeinen
Spannungszustände zylindrischer Körper aufgestellt, ihre Benutzung erfordert jedoch
eine große und zeitraubende Rechenarbeit, die der praktische Ingenieur im allgemeinen
nicht durchführen kann. Bei der Bemessung solcher Hohlkörper dienen daher in vielen
Fällen nur Schätzungen als Unterlage; zur Berücksichtigung der hiermit verbundenen
Unsicherheit sind für die Ausführung dann Sicherheitszuschläge erforderlich.
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Die aufgeführten Nachteile werden bei der Erfindung vermieden. Hiernach
besteht das leichte und druckfeste Gehäuse durchweg aus Teilen von Hohlkugeln, die
so zusammengesetzt werden, daß der gewünschte äußere Umriß des Hohlkörpers oder
der erforderliche innere Raum entsteht, wobei sich die Teile der Hohlkugeln in ebenen
Kreisen schneiden. Im folgenden sollen diese Teile der Hohlkugeln, einem Gebrauch
der Festigkeitslehre entsprechend, durchweg als Kugelschalen bezeichnet werden.
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In den Abb. r bis 3 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an verschiedenen
Gehäuseformen dargestellt.
In Abb. I ist ein Hohlkörper gezeigt,
der sich für Panzertaucher in größeren Tiefen als vorteilhaft erwiesen hat. Für
diesen Verwendungszweck ist die vorliegende Erfindung von besonderer Bedeutung.
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Abb. 2 zeigt einen Hohlkörper, dessen allgemeine Form derjenigen eines
Umdrehungsellipsoides nahekommt. Auch hier liegen die Mittelpunkte der drei benutzten
Kugelschalen auf einer Achse. Die Durchdringungskurven sind wieder Kreise, deren
Ebenen auf der genannten Achse senkrecht stehen. .
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In Abb.3 ist ein Hohlkörper von unsymmetrischer Form dargestellt,
wie er für manche Zwecke in Frage kommen kann.
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An den Durchdringungsstellen der Kugelschalen werden mit Vorteil Verstärkungsringe
angebracht, die die Form von ebenen Kreisringen besitzen. Diese Verstärkungsringe
dienen dazu, die Randkräfte aufzunehmen, die an den Schnittstellen infolge des Wegfallens
der die betreffende Kugelschale zur Vollkugel ergänzenden Kuppel auftreten. Ein
solches aus Kugelschalen zusammengesetztes Gehäuse mit Verstärkungsringen kann auf
einfachste Weise als Körper gleicher Festigkeit ausgebildet werden, indem die Wandstärken
der einzelnen Kugelschalen ihren Radien proportional ausgeführt werden, so daß bei
der Beanspruchung durch Außendruck in sämtlichen Schalen die gleiche Druckspannung
auftritt. Damit diese Forderung restlos erfüllt wird, ist es auch notwendig, die
Verstärkungsringe an den Stoßstellen sowie die Abschlußflanschen derart zu bemessen,
daß sie bei Aufnahme der Randkräfte ebenfalls die gleiche Beanspruchung erfahren
wie die entsprechenden Kugelschalen. Eine solche Bemessung ist auf Grund einer einfachen
Rechnung ohne Schwierigkeiten möglich, auch in solchen Fällen, wenn die Verstärkungsringe
aus einem anderen Material bestehen als die Kugelschale selbst. Auch die aneinanderstoßenden
Kugelschalen können aus verschiedenen Materialien bestehen. Hierbei ist dann zur
Erzielung eines Gesamtkörpers gleicher Festigkeit außer der Wandstärke auch noch
der Elastizitätsmodul der betreffenden Materialien zu berücksichtigen.
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Derartige Kugelgehäuse, die im ganzen als Körper gleicher Festigkeit
und Dehnung ausgebildet sind, haben den besonderen Vorteil, daß sie auch nach der
Belastung ihre ursprüngliche Kugelform in allen Teilen beibehalten, so daß die große
Sicherheit der Kugelkörper gegenüber der Gefahr des Einknickens und Einbeulens bestehen
bleibt.