EP1465802B1 - Schiff in kompositbauweise - Google Patents

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EP1465802B1
EP1465802B1 EP02790292A EP02790292A EP1465802B1 EP 1465802 B1 EP1465802 B1 EP 1465802B1 EP 02790292 A EP02790292 A EP 02790292A EP 02790292 A EP02790292 A EP 02790292A EP 1465802 B1 EP1465802 B1 EP 1465802B1
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EP
European Patent Office
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ship
ship according
interior installation
walls
cross
Prior art date
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EP02790292A
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English (en)
French (fr)
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EP1465802A1 (de
Inventor
Friedrich Grimm
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Grimm Friedrich
Grimm Sabine
Matthaei Oliver
SCHOTTE, TIM
Original Assignee
Grimm Sabine
Matthaei Oliver
Schotte Tim
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Publication date
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Priority claimed from DE2002139926 external-priority patent/DE10239926A1/de
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    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B2003/145—Frameworks, i.e. load bearing assemblies of trusses and girders interconnected at nodal points

Definitions

  • the invention relates to a ship whose supporting structure of a spatial truss is formed and in the Fill bars a lower and an upper belt bend, push and torsionally rigid connect with each other, the lower Gurtung either from parts or from the entire underwater ship consists.
  • the whole Expansion structure is essentially of the global support function of the truss girder in skeleton construction freed and is in essentially exclusively with loads from its own weight, Traffic loads and loads from dynamic load applied.
  • the carrying capacity, the rigidity and thus the Operating duration of a hull construction can be increased.
  • the hull as a spatial Truss bearer form
  • the upper and lower Gurtung a have as large a distance, so that for the recording of Bending a maximum, internal lever arm is present.
  • the fuselage cross section shows one Mass distribution, the optimal to those in freight and Passenger ships prevailing bending stress is adjusted.
  • the less stressed web zone of the carrier is called termeffle Half-timbered disc formed in the ship's longitudinal direction.
  • Truss structure creates a torsionally rigid tube.
  • the individual bars of truss structure are exterior Chord bars and inner filler bars divided.
  • the outer strap bars form the outline of the truss structure and are in Obergurtstäbe, which run on the truss top, and Untergurtstäbe, which run on the truss bottom, divided.
  • the inner filler rods run between the Obergurtstäben and Untergurtstäben.
  • the filler rods run vertically between the upper and lower belt, so they are called stands or posts.
  • a bending stress is added a truss structure in principle in a printing and Tensile stress dissolved in the straps, resulting in an optimized Material consumption leads.
  • the filling rods assume the function of Footbridge of a monolithic cross section.
  • the second object of the invention is in the Expansion structure through the use of lightweight constructions to achieve considerable weight savings, resulting in a Cost savings for the entire operating cycle - from construction through Maintenance and operation up to disassembly - are shown can.
  • the maximum means Flexibility of the expansion structure optimal customer wishes fulfill. Changes in the floor plan layout are always available possible without affecting the fuselage structure.
  • the apartments offer a previously unknown Quality of stay with extensive glazing of the side walls, upstream balconies and the possibility of common conserveatories even in adverse outdoor conditions of one to benefit from a pleasant indoor climate.
  • the Quality of stay in the rooms for the crew and the Passengers will be significantly improved.
  • the material for the primary support structure is steel.
  • the rod-shaped support elements consist of rolled profiles or of hollow sections, with the bolted or welded to the lower and upper straps become.
  • the filler rods can also be used as three- and administratgurtige Be formed bars, so that the filler rod itself dissolved trusses forms.
  • the truss structure between the upper and lower straps will be adjusted accordingly Power flow designed.
  • Truss structures In addition to continuous filler rods between Underwater ship and upper deck are also delicate Truss structures conceivable, consisting of several side by side and superimposed bars exist, so that the longitudinal and transversely arranged trusses themselves to a thrust and drillsteifen ownedgurtigen half-timbered disc are dissolved.
  • a particularly economical embodiment is in training a composite shell of steel and concrete for the underwater ship seen. For example, in a container ship, the Concentration of forces in a spatial truss, its individual support members ideally exclusively normal strength are also positive. today Welding techniques allow the processing of up to 60 Millimeter thick sheets, so within appropriate Box cross sections forces of more than 100 Meganewton in one Staff of the truss structure can be concentrated.
  • a spatial Truss girder with cruciform cross-section or even a Hogurtiger, triangular lattice girder, in the hull from the bow to the stern is almost from the curved shell completely unbound and stands with her only in the keel line and at the top edges of the outboard walls. Exactly there lie the belt bars of the truss, in which the forces from the Water pressure to be initiated by transverse tensioning.
  • One Cargo ship according to the invention is lighter, faster to build and thus more economical than conventional solutions.
  • Fig. 1 to Fig. 3 show a container ship according to the invention, in which the lower Gurtung 11 is formed by the double ship bottom 111.
  • the underwater vessel 113 is directly connected in the keel line by filler rods 12 with the upper harness 10, which consists of a rectangular belt bar 100.
  • a mobile bridge 23 serves as a crane runway girder and is supported on the belt bar 100 via rollers.
  • the container ship is characterized by an extreme rigidity of the hull and increased carrying capacity.
  • the expansion 2 of the cargo spaces 223 with longitudinal and transverse walls 211, 212 is essentially freed from the global support function.
  • the side walls 210 are formed as cross members and stiff the cross-sectionally cross-shaped 131, spatial truss 1 from.
  • FIGS. 4 to 7 show a cruise ship according to the invention in which the entire underwater vessel 113, including all non-illustrated longitudinal, transverse bulkheads and intermediate decks, represents the lower belting 11 of a three-dimensional truss girder 1.
  • the upper Gurtung 10 of the spatial truss girder 1 is formed by a horizontal truss plate 102.
  • Fill bars 12 form a system of longitudinally and transversely arranged, standing truss discs 123, 124, through which the upper Gurtung 10 and the lower Gurtung 11 are bending, thrust and torsionally rigid connected to each other.
  • the rectangular tube cross-section 130 allows maximum flexibility for the expansion 2.
  • the expansion 2 of the cruise ship shows apartments 220 whose exposed area is enlarged by cut into the outboard walls 210 atria 221.
  • the side walls 210 above the freeboard can be completely glazed, so that a large part of the ship's outer walls 210 consists of corrosion-free material.
  • FIGS. 8 to 10 show a container ship according to the invention, in which the double ship bottom 111 forms the lower belt 11 of a three-dimensional truss girder 1.
  • the lattice girder 1 shows a triangular cross-section, which is constructed as a composite tube cross section 132 of two trilobal straps.
  • the upper Gurtung 10 consists of three continuous from bow to stern chord members, which are combined to form a horizontal frame plate 101, while the lower Gurtung 11 is formed by the bowl-shaped body of the double ship bottom 111.
  • the filler rods 12 of the spatial truss girder 1 are arranged so that the cargo spaces 223 remain free.
  • the concentration of forces in the upper Gurtung 10 and in the lower Gurtung 11, which are held by relatively light Medstäbe 12 bending, thrust and torsionally rigid at a distance, allows lower sheet thicknesses up to the substitution of steel in all area-intensive assemblies such as the Hüllkonstrutation 210, the dismantling walls 211 and the expansion transverse walls 212.
  • FIGS. 11 to 13 show a cruise ship according to the invention with rounded deck superstructures.
  • Left and right of the keel line connect two standing truss discs 123, the lower Gurtung 11 with the upper Gurtung 10 and give a longitudinal middle corridor for the development of the apartments 220 free.
  • a stiffening intermediate deck 14 is formed by a horizontal truss disc 141 and stabilizes the longitudinal truss discs 123.
  • the entire Hüllkonstrutation 110 of the underwater vessel 113 serves as a lower Gurtung 11 of the truss girder 1.
  • the arranged above the freeboard residential towers have side walls 210, which are largely made of glass are, and have upstream balconies.
  • FIGS. 14 and 15 show the middle segment of a cruise ship according to the invention.
  • the underwater hull 113 is connected to the upper Gurtung 10 by longitudinally and transversely arranged frame discs 121, 122 and forms a spatial Truss 1.
  • the upper Gurtung 10 is formed as a ribbed plate 103, while as lower Gurtung 11 the entire underwater vessel 113 including the outer shell 110th the double ship bottom 111 and the longitudinal bulkhead, transverse bulkheads and intermediate decks, not shown, is used.
  • the upper decks 202 are suspended by means of tension rods 201, while the lower decks 202 are supported by extension posts 200.
  • FIGS. 16 and 17 show the middle segment of a cruise ship according to the invention.
  • the underwater vessel 113 is connected to the upper harness 10 by filler rods 12 in the area of the outboard walls 212.
  • the filler rods 12 are made of box girders made of steel 151 and are stiffened by Glasdiagonalen 150 in the longitudinal and transverse directions.
  • the traction cables 150 are connected to the box girders 151 by means of forked cable heads.
  • the ropes can be continuously guided from one field to the next via deflection calipers. Large-area screwed cable clamps absorb the differential forces in this case.
  • the entire hull construction can be prestressed so that the box girders 151 are under compressive stress. In this way, the deformations in the hull can be kept very low.
  • the apartments 220 are arranged in units transversely to the direction of travel, so that the exposure of all rooms and cabins can be ensured.
  • the upper Gurtung 10 consists of a ribbed plate 103, while under Gurtung 11 includes the entire underwater vessel 113 including all longitudinal, transverse bulkhead and intermediate decks.
  • the upper decks 202 are suspended by means of tension rods 201 from the ribbed plate 103 forming the upper deck, while the lower decks 202 are carried by outriggers 200 and stand up on the double bottom 111 of the underwater hull 113.
  • FIGS. 18 and 19 show the middle segment of a cruise ship according to the invention.
  • the underwater vessel 113 is connected to the upper Gurtung 10 by Grestäbe 12, which lie in the ship's interior.
  • Two half-timber disks 123 arranged substantially parallel in the longitudinal direction divide the hull longitudinally into three segments.
  • the middle segment is stiffened by standing truss discs in the transverse direction 122 at regular intervals.
  • Both the upper harness 10 and the lower harness 11 are provided as composite panels of steel and concrete 104, 112.
  • the upper half of the decks 202 are attached to the composite panel 104 of the upper deck 10 via tie rods 201, while the lower half of the intermediate decks 202 are erected on the deck 111 via outriggers 200.
  • FIGS. 20 and 21 show the front segment of a cruise ship according to the invention.
  • the underwater vessel 113 is connected to the upper belt 10 by filler rods 12.
  • a longitudinally arranged, standing truss disc 123 connects the underwater vessel 113 directly to the upper deck, which represents as a ribbed plate 103, the upper Gurtung 10 of the spatial truss girder 1.
  • a horizontal truss disc 141 forms a stiffening intermediate deck 14 at freeboard height.
  • the lower Gurtung 11 is formed by the entire underwater vessel 113 including the longitudinal, transverse bulkheads and tweezers, not shown.
  • the expansion 2 above the freeboard is essentially freed from the global support function and consists of glazed shipwalls 210 and seven living decks 202.
  • Spatial truss bearer 1 Upper harness 10 strap bar 100 Frame, lying 101 Half-timbered disc, lying 102 rib plate 103 sandwich panel 104 Lower taping 11 Sheath construction of the underwater hull 110 Double ship bottom 111 composite shell 112 Entire underwater ship 113 cross bars 12 Hub connection 120 Standing frame, longitudinal 121 Standing frame, cross 122 Standing truss disc, longitudinal 123 Standing truss disc, transverse 124 Multi-belted cross-section 13 rectangular tube 130 Cross-shaped cross-section 131 Composite tube cross section 132 Stiffening deck 14 Frame, lying 140 Half-timbered disc, lying 141 Rod-shaped support elements 15 Gydiagonalen 150 Box section 151 Round tube cross section 152 Not carrying expansion 2 Expansion framework in skeleton construction 20 expansion Support 200 Ausbauzugstäbe 201 expansion Board 202 Construction walls 21 Expansion board walls 210 Construction longitudinal walls 211 Expansion transverse walls 212 expansion spaces 22 Apartments 220 atriums 221 transverse openings 222 Expanding

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Description

Die Erfindung betrifft ein Schiff, dessen Tragkonstruktion von einem räumlichen Fachwerkträger gebildet wird und bei dem Füllstäbe eine untere und eine obere Gurtung biege-, schub- und torsionssteif miteinander verbinden, wobei die untere Gurtung entweder aus Teilen oder aus dem gesamten Unterwasserschiff besteht. Davon unabhängig ist der gesamte Ausbau, der eine sekundäre Tragkonstruktion in Skelettbauweise aus Stützen, Zugstäben und filigranen Deckträgern besitzt, die die Ausbaulasten in den primären, räumlichen Fachwerkträger einleitet. Die gesamte Ausbaustruktur ist im wesentlichen von der globalen Tragfunktion des Fachwerkträgers in Skelettbauweise befreit und ist im wesentlichen ausschließlich mit Lasten aus dem Eigengewicht, Verkehrslasten und Lasten aus dynamischer Beanspruchung beaufschlagt.
In der DE 36 18 851 C2 wird ein schwimmförmiges Bauwerk vorgestellt, bei dem ein flacher Schwimmkörper mit einem Aufbau aus Stützgliedern, die Decken und Wände tragen, vorgesehen ist. Da es sich hierbei nicht um ein Schiff handelt, ist die hier vorgeschlagene Tragstruktur nicht als ein räumlicher Fachwerkträger mit einer unteren und einer oberen Gurtung ausgebildet. Der Gedanke einer systematischen Trennung zwischen einer primären Tragstruktur und einer sekundären Ausbaustruktur ist ebenfalls nicht offenbart.
Aus der Patentschrift 443 599 vom 03. Mai 1927 ist eine Rumpfkonstruktion bekannt, die aus tragenden Schalen mit zusätzlichen, diagonalen Verbänden im Bereich der Außenbordwände aufgebaut ist. Der Gedanke eines räumlichen Fachwerkträgers, bei dem ausschließlich Füllstäbe eine untere und eine obere Gurtung biege-, schub- und torsionssteif miteinander verbinden, wird hier nicht vorweggenommen.
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegen der Erfindung zwei Aufgaben zu Grunde.
Erstens soll die Tragfähigkeit, die Steifigkeit und damit auch die Betriebsdauer einer Rumpfkonstruktion erhöht werden. Dazu wird vorgeschlagen, den Schiffsrumpf als einen räumlichen Fachwerkträger auszubilden, dessen obere und untere Gurtung einen möglichst großen Abstand aufweisen, damit für die Aufnahme der Biegebeanspruchung ein maximaler, innerer Hebelarm vorhanden ist. Durch die Konzentration der Konstruktionsmasse im Bereich der oberen und der unteren Gurtung zeigt der Rumpfquerschnitt eine Massenverteilung, die optimal an die bei Fracht- und Passagierschiffen vorwiegende Biegebeanspruchung angepasst ist. Die weniger beanspruchte Stegzone des Trägers wird als Rahmenoder Fachwerkscheibe in Schiffslängsrichtung ausgebildet. Bei einem Röhrenquerschnitt liegen diese Rahmen- oder Fachwerkscheiben im Bereich der Bordwände und sind nach außen hin sichtbar oder sind als hinter die Bordwand eingerückte Konstruktionsteile von außen nicht wahrnehmbar. Die nötige Torsionssteifigkeit der Rumpfkonstruktion wird durch quer zur Fahrtrichtung angeordnete Rahmen- oder Fachwerkscheiben sichergestellt. Der Raum zwischen der oberen Gurtung und der unteren Gurtung bietet ein Höchstmaß an Flexibilität für eine von der Tragfunktion befreite Ausbaustruktur.
Als Fachwerkkonstruktionen bezeichnet man Konstruktionen aus einer Vielzahl von Stäben (Druck- und Zugstäbe), die an den sogenannten Knoten derart miteinander verbunden sind, dass bevorzugt unverschiebliche Dreiecke entstehen. Die Stäbe können konstruktionsbedingt sowohl gelenkig als auch biegesteif miteinander verbunden sein, und bei einer dreidimensionalen Fachwerkkonstruktion entsteht eine torsionssteife Röhre. Die einzelnen Stäbe der Fachwerkkonstruktion werden in äußere Gurtstäbe und innere Füllstäbe unterteilt. Die äußeren Gurtstäbe bilden den Umriss der Fachwerkkonstruktion und werden in Obergurtstäbe, welche an der Fachwerkoberseite verlaufen, und Untergurtstäbe, welche an der Fachwerkunterseite verlaufen, unterteilt. Die inneren Füllstäbe verlaufen zwischen den Obergurtstäben und den Untergurtstäben. Handelt es sich um geneigte Füllstäbe, so nennt man sie Diagonalen oder Streben, verlaufen die Füllstäbe lotrecht zwischen Ober- und Untergurt, so heißen sie Ständer oder Pfosten. Eine Biegebeanspruchung wird bei einer Fachwerkkonstruktion prinzipiell in eine Druck- und Zugbeanspruchung in den Gurten aufgelöst, was zu einem optimierten Materialverbrauch führt. Die Füllstäbe übernehmen die Funktion des Steges eines monolithischen Querschnitts.
Die zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei der Ausbaustruktur durch die Verwendung leichter Konstruktionen eine erhebliche Gewichtseinsparung zu erzielen, woraus eine Kosteneinsparung für den gesamten Betriebszyklus - vom Bau über Unterhalt und Betrieb bis hin zur Demontage - aufgezeigt werden kann. Für ein Kreuzfahrtschiff zum Beispiel bedeutet die maximale Flexibilität der Ausbaustruktur, Kundenwünsche optimal zu erfüllen. Änderungen in der Grundrissaufteilung sind jederzeit möglich, ohne dass dadurch das Rumpftragwerk beeinträchtigt wäre. Darüber hinaus bieten die Wohnungen eine bisher nicht gekannte Aufenthaltsqualität mit großflächiger Verglasung der Bordwände, vorgelagerten Balkonen und der Möglichkeit, über gemeinsame Wintergärten auch bei widrigen Außenbedingungen von einem angenehmen Raumklima zu profitieren. Sämtliche Decks oberhalb des Freibords, alle Längs- und Querwände und die Außenbordwände sind im wesentlichen von der globalen Tragfunktion befreit und können als eigenständige, jeweils optimal an ihre Funktion angepasste Systemkonstruktionen ausgebildet werden. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, bei Kreuzfahrtschiffen decksübergreifende Atrien, Säle und Wintergärten nach Belieben in das durch die Tragkonstruktion definierte Volumen zu integrieren. Oberhalb der Wasserlinie können die Außenbordwände großflächig geöffnet werden. Bezüglich Gestaltung und Materialwahl besteht größtmögliche Freiheit. Für den Schiffbau selbst werden Konstruktionsverfahren vorgeschlagen bei denen großformatige, vorgefertigte Module durch Schweiß- oder Schraubverbindungen untereinander gefügt werden. Die weitgehende Entkoppelung der Ausbaustruktur vom Tragwerk führt auch zu einer Reduktion der durch die Schiffsschrauben hervorgerufenen Schwingungen und Vibrationen. Die Aufenthaltsqualität in den Räumen für die Besatzung und die Passagiere wird dadurch wesentlich verbessert. Der Werkstoff für die primäre Tragstruktur ist Stahl. Die stabförmigen Tragelemente bestehen aus Walzprofilen oder aus Hohlprofilen, die mit der unteren und der oberen Gurtung verschraubt oder verschweißt werden. Die Füllstäbe können aber auch als drei- und viergurtige Stäbe ausgebildet werden, sodass der Füllstab selbst einen aufgelösten Fachwerkträger bildet. Die Fachwerkstruktur zwischen der oberen Gurtung und der unteren Gurtung wird entsprechend dem Kraftfluss gestaltet. Neben durchgehenden Füllstäben zwischen Unterwasserschiff und Oberdeck sind auch feingliedrige Fachwerkstrukturen denkbar, die aus mehreren nebeneinander und übereinander angeordneten Stäben bestehen, sodass die längs und quer angeordneten Fachwerkscheiben selbst zu einer schub- und drillsteifen mehrgurtigen Fachwerkscheibe aufgelöst sind. Eine besonders wirtschaftliche Ausführungsform wird in der Ausbildung einer Verbundschale aus Stahl und Beton für das Unterwasserschiff gesehen. Bei einem Containerschiff beispielsweise wirkt sich die Konzentration der Kräfte in einem räumlichen Fachwerkträger, dessen einzelne Tragglieder idealerweise ausschließlich normalkraftbeansprucht sind, ebenfalls positiv aus. Heutige Schweißtechniken erlauben die Verarbeitung von bis zu 60 Millimeter dicken Blechen, sodass innerhalb entsprechender Kastenquerschnitte Kräfte von mehr als 100 Meganewton in einem Stab der Fachwerkstruktur konzentriert werden können. Spezielle, geschweißte oder gegossene Knotenpunkte können diese gewaltigen Normalkräfte aufnehmen. Für das nach hydrodynamischen Gesichtspunkten geformte Unterwasserschiff bedeutet dies teilweise eine Entlastung von der globalen Tragfunktion, sodass die Bleche der Schiffsaußenhülle - mit Ausnahme des doppelten Schiffsbodens, der als untere Gurtung eines erfindungsgemäßen Fachwerkträgers mitträgt - entlastet werden können. Als großformatige, steife Schalenbaukörper leiten sie die Kräfte aus dem Wasserdruck in die Knotenkörper bzw. in die Gurtstäbe des Fachwerkrahmens ein. Sämtliche nicht sicherheitsrelevanten Längs- und Querwände des Rumpfes können aus leichten Bauteilen, zum Beispiel aus lasergeschweißten Stahlsandwichelementen, gefügt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, Teile des räumlichen Fachwerkträgers auch oberhalb des Ladedecks anzuordnen, sodass die Steifigkeit der Rumpfkonstruktion drastisch erhöht werden kann. Ein räumlicher Fachwerkträger mit kreuzförmigem Querschnitt oder aber auch ein mehrgurtiger, dreiecksförmiger Fachwerkträger, der im Schiffsrumpf vom Bug bis zum Heck durchläuft, ist von der gekrümmten Hülle fast vollständig entflochten und steht mit ihr nur in der Kiellinie und an den Oberkanten der Außenbordwände in Verbindung. Genau dort liegen die Gurtstäbe des Fachwerks, in die die Kräfte aus dem Wasserdruck durch Querspannten eingeleitet werden. Ein erfindungsgemäßes Frachtschiff ist leichter, schneller baubar und damit insgesamt wirtschaftlicher als herkömmliche Lösungen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Für die Konstruktion des Rumpfes wird ein räumlicher Fachwerkträger vorgeschlagen, bei dem ein nach hydrodynamischen Gesichtspunkten geformtes Unterwasserschiff mindestens teilweise die untere Gurtung darstellt und Füllstäbe längs und quer angeordnete Fachwerk- oder Rahmenscheiben bilden, die das Unterwasserschiff biege-, schub- und torsionssteif mit der oberen Gurtung, die aus einem Gurtstab, einer Rahmen- oder Fachwerkscheibe oder einer Rippenplatte besteht, verbinden.
Die Erfindung wird anhand von verschiedenen in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine schematischen Ansicht eines erfindungsgemäßen Containerschiffs, bei dem der räumliche Fachwerkträger als kreuzförmiger Querschnitt ausgebildet ist,
Fig. 2
eine schematische Aufsicht auf das erfindungsgemäße Containerschiff der Fig. 1,
Fig. 3
einen schematischen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Containerschiff der Fig. 1, gesehen in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1,
Fig. 4
einen schematischen Grundriss eines erfindungsgemäßen Kreuzfahrtschiffs mit eckigen Decksaufbauten, gesehen in Richtung des Pfeils IV der Fig. 7,
Fig. 5
eine schematische Längsansicht des Kreuzfahrtschiffs der Fig. 4,
Fig. 6
einen schematischen Längsschnitt durch das Kreuzfahrtschiff der Fig. 4, gesehen in Richtung des Pfeils VI der Fig. 4,
Fig. 7
einen schematischen Querschnitt durch das Kreuzfahrtschiff der Fig. 4, gesehen in Richtung des Pfeils VII der Fig. 4,
Fig. 8
eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Containerschiffs, bei dem der räumliche Fachwerkträger einen dreieckigen Röhrenquerschnitt aufweist,
Fig. 9
eine schematische Aufsicht auf das Containerschiff der Fig. 8,
Fig. 10
einen schematischen Querschnitt durch das Containerschiff der Fig. 8, gesehen in Richtung des Pfeils X der Fig. 8,
Fig. 11
einen schematischen Grundriss eines erfindungsgemäßen Kreuzfahrtschiffs mit gerundeten Decksaufbauten, gesehen in Richtung des Pfeils XI der Fig. 13,
Fig. 12
eine schematische Längsansicht des erfindungsgemäßen Kreuzfahrtschiffs der Fig. 11, gesehen in Richtung des Pfeils XII der Fig. 11,
Fig. 13
einen schematischen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Kreuzfahrtschiff der Fig. 11, gesehen in Richtung des Pfeils XIII der Fig. 11,
Fig. 14
eine perspektivische Übersicht über das mittlere Segment einer erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion mit Rahmenscheiben im Bereich der Außenbordwand,
Fig. 15
einen Querschnitt durch das mittlere Segment der Rumpfkonstruktion der Fig. 15,
Fig. 16
eine perspektivische Übersicht über das mittlere Segment einer erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion mit Fachwerkscheiben im Bereich der Außenbordwand,
Fig. 17
einen Querschnitt durch das mittlere Segment der erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion der Fig. 16,
Fig. 18
eine perspektivische Übersicht über das mittlere Segment einer erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion mit Fachwerkscheiben in Längs- und Querrichtung,
Fig. 19
einen Querschnitt durch das mittlere Segment der erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion der Fig. 18
Fig. 20
eine perspektivische Übersicht über das vordere Segment einer erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion mit einem in Fahrtrichtung koaxial zur Kiellinie verlaufenden Fachwerkverband in Längs- und Querrichtung und einem aussteifenden Zwischendeck, und
Fig. 21:
einen Querschnitt durch das vordere Segment der erfindungsgemäßen Rumpfkonstruktion der Fig. 20.
In den Figuren sind unterschiedliche Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Rumpfkonstruktionen für Fracht- und Passagierschiffe dargestellt.
Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Containerschiff, bei dem die untere Gurtung 11 von dem doppelten Schiffsboden 111 gebildet wird. Das Unterwasserschiff 113 wird in der Kiellinie durch Füllstäbe 12 mit der oberen Gurtung 10, die aus einem rechteckförmigen Gurtstab 100 besteht, unmittelbar verbunden. Ein aussteifendes Deck 14, das als liegende Rahmenscheibe 140 ausgebildet ist, verbindet die längs angeordnete, stehende Fachwerkscheibe 123 mit dem Unterwasserschiff 113. Eine fahrbare Brücke 23 dient als Kranbahnträger und stützt sich über Rollen auf den Gurtstab 100 ab. Das Containerschiff zeichnet sich durch eine extreme Steifigkeit des Rumpfes und eine erhöhte Tragfähigkeit aus. Der Ausbau 2 der Frachträume 223 mit Längs- und Querwänden 211, 212 ist im wesentlichen von der globalen Tragfunktion befreit. Die Bordwände 210 sind als Querträger ausgebildet und steifen den im Querschnitt kreuzförmigen 131, räumlichen Fachwerkträger 1 aus.
Fig. 4 bis Fig. 7 zeigen ein erfindungsgemäßes Kreuzfahrtschiff, bei dem das gesamte Unterwasserschiff 113 einschließlich aller nicht näher dargestellten Längs-, Querschotts und Zwischendecks die untere Gurtung 11 eines räumlichen Fachwerkträgers 1 darstellt. Die obere Gurtung 10 des räumlichen Fachwerkträgers 1 wird von einer liegenden Fachwerkscheibe 102 gebildet. Füllstäbe 12 bilden ein System aus längs und quer angeordneten, stehenden Fachwerkscheiben 123, 124, durch die die obere Gurtung 10 und die untere Gurtung 11 biege-, schub- und torsionssteif miteinander verbunden sind. Der rechteckförmige Röhrenquerschnitt 130 lässt ein Höchstmaß an Flexibilität für den Ausbau 2 zu. Der Ausbau 2 des Kreuzfahrtschiffs zeigt Wohnungen 220, deren belichtete Fläche durch in die Außenbordwände 210 eingeschnittene Atrien 221 vergrößert ist. Die Bordwände 210 oberhalb des Freibords können vollständig verglast werden, sodass ein großer Teil der Schiffsaußenwände 210 aus korrosionsfreiem Material besteht.
Fig. 8 bis Fig. 10 zeigen ein erfindungsgemäßes Containerschiff, bei dem der doppelte Schiffsboden 111 die untere Gurtung 11 eines räumlichen Fachwerkträgers 1 bildet. Der Fachwerkträger 1 zeigt einen dreieckigen Querschnitt, der als zusammengesetzter Röhrenquerschnitt 132 aus zwei dreigurtigen Trägern aufgebaut ist. Die obere Gurtung 10 besteht aus drei vom Bug bis zum Heck durchlaufenden Gurtstäben, die zu einer liegenden Rahmenscheibe 101 zusammengeschlossen sind, während die untere Gurtung 11 von dem schalenförmigen Körper des doppelten Schiffsbodens 111 gebildet wird. Die Füllstäbe 12 des räumlichen Fachwerkträgers 1 sind so angeordnet, dass die Frachträume 223 frei bleiben. Die Konzentration der Kräfte in der oberen Gurtung 10 und in der unteren Gurtung 11, welche durch vergleichsweise leichte Füllstäbe 12 biege-, schub- und torsionssteif auf Abstand gehalten werden, ermöglicht geringere Blechdicken bis hin zur Substitution von Stahl bei allen flächenintensiven Baugruppen wie der Hüllkonstruktion 210, den Ausbaulängswänden 211 und den Ausbauquerwänden 212.
Fig. 11 bis Fig. 13 zeigen ein erfindungsgemäßes Kreuzfahrtschiff mit gerundeten Decksaufbauten. Links und rechts der Kiellinie verbinden zwei stehende Fachwerkscheiben 123 die untere Gurtung 11 mit der oberen Gurtung 10 und geben einen Längsmittelflur für die Erschließung der Wohnungen 220 frei. Ein aussteifendes Zwischendeck 14 wird von einer liegenden Fachwerkscheibe 141 gebildet und stabilisiert die längs angeordneten Fachwerkscheiben 123. Die gesamte Hüllkonstruktion 110 des Unterwasserschiffs 113 dient als untere Gurtung 11 des Fachwerkträgers 1. Die oberhalb des Freibords angeordneten Wohntürme haben Bordwände 210, die weitgehend aus Glas aufgebaut sind, und besitzen vorgelagerte Balkone.
Fig. 14 und Fig. 15 zeigt das mittlere Segment eines erfindungsgemäßen Kreuzfahrtschiffs. Das Unterwasserschiff 113 ist mit der oberen Gurtung 10 durch längs und quer angeordnete Rahmenscheiben 121, 122 verbunden und bildet einen räumlichen Fachwerkträger 1. Die obere Gurtung 10 ist als Rippenplatte 103 ausgebildet, während als untere Gurtung 11 das gesamte Unterwasserschiff 113 einschließlich der äußeren Hülle 110 des doppelten Schiffsbodens 111 und der nicht näher dargestellten Längsschotts, Querschotts und Zwischendecks herangezogen wird. Von der oberen Rippenplatte 103 werden die oberen Decks 202 mittels Zugstäben 201 abgehängt, während die unteren Decks 202 von Ausbaustützen 200 getragen werden.
Fig. 16 und Fig. 17 zeigen das mittlere Segment eines erfindungsgemäßen Kreuzfahrtschiffs. Das Unterwasserschiff 113 ist mit der oberen Gurtung 10 durch Füllstäbe 12 im Bereich der Außenbordwände 212 verbunden. Die Füllstäbe 12 bestehen aus Kastenträgern aus Stahl 151 und werden durch Zugdiagonalen 150 in Längs- und Querrichtung ausgesteift. An Knotenpunktverbindungen 120 sind die Zugseile 150 mittels Gabelseilköpfen an die Kastenträger 151 angeschlossen. Alternativ können die Seile über Umlenksättel durchgehend von einem Feld ins Nächste geführt werden. Großflächige, geschraubte Seilklemmen nehmen in diesem Fall die Differenzkräfte auf. Durch Vorspannung der Seile mittels hydraulischer Pressen kann die gesamte Rumpfkonstruktion vorgespannt werden, sodass die Kastenträger 151 unter Druckspannung stehen. Auf diese Weise können die Verformungen im Rumpf sehr gering gehalten werden. Die Wohnungen 220 sind in quer zur Fahrtrichtung unterbrochenen Einheiten angeordnet, sodass die Belichtung aller Räume und Kabinen sichergestellt werden kann. Die obere Gurtung 10 besteht aus einer Rippenplatte 103, während die unter Gurtung 11 das gesamte Unterwasserschiff 113 einschließlich aller Längs-, Querschotts und Zwischendecks umfasst. Die oberen Decks 202 sind mittels Zugstäben 201 von der Rippenplatte 103, die das Oberdeck bildet, abgehängt, während die unteren Decks 202 von Ausbaustützen 200 getragen werden und auf dem doppelten Boden 111 des Unterwasserschiffs 113 aufstehen.
Fig. 18 und Fig. 19 zeigen das mittlere Segment eines erfindungsgemäßen Kreuzfahrtschiffs. Das Unterwasserschiff 113 ist mit der oberen Gurtung 10 durch Füllstäbe 12, die im Schiffsinneren liegen, verbunden. Zwei im Wesentlichen parallel in Längsrichtung angeordnete Fachwerkscheiben 123 teilen den Schiffsrumpf in Längsrichtung in drei Segmente. Das mittlere Segment ist durch stehende Fachwerkscheiben in Querrichtung 122 in regelmäßigen Abständen ausgesteift. Die Krafteinleitung in die untere Gurtung 11, die von dem Unterwasserschiff 113 gebildet wird, und in die obere Gurtung 10, die aus einer durchgängigen Rippenplatte 103 besteht, erfolgt über längs und quer angeordnete Rippen. Sowohl die obere Gurtung 10 als auch die untere Gurtung 11 sind als Verbundplatten aus Stahl und Beton 104, 112 vorgesehen. Die obere Hälfte der Decks 202 sind über Zugstäbe 201 an die Verbundplatte 104 der oberen Gurtung 10 angehängt, während die untere Hälfte der Zwischendecks 202 über Ausbaustützen 200 auf den Schiffsboden 111 aufgestellt ist.
Fig. 20 und Fig. 21 zeigen das vordere Segment eines erfindungsmäßen Kreuzfahrtschiffs. Das Unterwasserschiff 113 ist mit der oberen Gurtung 10 durch Füllstäbe 12 verbunden. Eine längs angeordnete, stehende Fachwerkscheibe 123 verbindet das Unterwasserschiff 113 unmittelbar mit dem Oberdeck, das als Rippenplatte 103 die obere Gurtung 10 des räumlichen Fachwerkträgers 1 darstellt. Eine liegende Fachwerkscheibe 141 bildet ein aussteifendes Zwischendeck 14 auf Freibordhöhe. Die untere Gurtung 11 wird von dem gesamten Unterwasserschiff 113 einschließlich der nicht näher dargestellten Längs-, Querschotts und Zwischendecks gebildet. Der Ausbau 2 oberhalb des Freibords ist im wesentlichen von der globalen Tragfunktion befreit und besteht aus verglasten Bordwänden 210 und sieben Wohndecks 202.
Im folgenden sind die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen aufgelistet:
Räumlicher Fachwerkträger 1
Obere Gurtung 10
Gurtstab 100
Rahmenscheibe, liegend 101
Fachwerkscheibe, liegend 102
Rippenplatte 103
Verbundplatte 104
Untere Gurtung 11
Hüllkonstruktion des Unterwasserschiffs 110
Doppelter Schiffsboden 111
Verbundschale 112
Gesamtes Unterwasserschiff 113
Füllstäbe 12
Knotenpunktverbindung 120
Stehende Rahmenscheibe, längs 121
Stehende Rahmenscheibe, quer 122
Stehende Fachwerkscheibe, längs 123
Stehende Fachwerkscheibe, quer 124
Mehrgurtiger Querschnitt 13
Rechteckröhre 130
Kreuzförmiger Querschnitt 131
Zusammengesetzter Röhrenquerschnitt 132
Aussteifendes Deck 14
Rahmenscheibe, liegend 140
Fachwerkscheibe, liegend 141
Stabförmige Tragelemente 15
Zugdiagonalen 150
Kastenquerschnitt 151
Rundrohrquerschnitt 152
Nicht tragender Ausbau 2
Ausbautragwerk in Skelettbauweise 20
Ausbaustützen 200
Ausbauzugstäbe 201
Ausbaudecks 202
Ausbauwände 21
Ausbaubordwände 210
Ausbaulängswände 211
Ausbauquerwände 212
Ausbauräume 22
Wohnungen 220
Atrien 221
Queröffnungen 222
Ausbaufrachträume 223
Fahrbare Brücke 23

Claims (32)

  1. Schiff mit einer Rumpfkonstruktion, die mindestens ein Tragwerk (1), einen Ausbau (2) und ein nach hydrodynamischen Gesichtspunkten geformtes Unterwasserschiff (113) aufweist, wobei das Tragwerk (1) einen räumlichen Fachwerkträger (1) mit einer oberen Gurtung (10), einer unteren Gurtung (11) und Füllstäben (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausbau (2) im wesentlichen von der globalen Tragfunktion befreit ist.
  2. Schiff nach Anspruch 1, wobei die Füllstäbe (12) die obere Gurtung (10) und die untere Gurtung (11) auf Abstand halten und biege-, schub- und torsionssteif miteinander verbinden.
  3. Schiff nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausbau (2) Längswände (211), Querwände (212), Bordwände (210) und Decks (202) aufweist.
  4. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Frachträume (223) aufweist.
  5. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der räumliche Fachwerkträger (1) einen mehrgurtigen Querschnitt (13) aufweist.
  6. Schiff nach Anspruch 5, wobei der räumliche Fachwerkträger (1) einen rechteckförmigen Querschnitt (130) aufweist.
  7. Schiff nach Anspruch 5 oder 6, wobei der räumliche Fachwerkträger (1) einen kreuzförmigen Querschnitt (131) aufweist.
  8. Schiff nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der räumliche Fachwerkträger (1) einen zusammengesetzten Röhrenquerschnitt (132) aufweist.
  9. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der räumliche Fachwerkträger (1) mindestens ein aussteifendes Deck (14) aufweist.
  10. Schiff nach Anspruch 9, wobei das aussteifende Deck (14) eine liegende Rahmenscheibe (140) aufweist.
  11. Schiff nach Anspruch 9 oder 10, wobei das aussteifende Deck (14) eine liegende Fachwerkscheibe (141) aufweist.
  12. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der räumliche Fachwerkträger (1) polygonzugartig an die hydrodynamische Formgebung des Unterwasserschiffs (113) angepasst ist.
  13. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die obere Gurtung (10) des Fachwerkträgers (1) einen Gurtstab (100), eine liegende Rahmenscheibe (101), eine liegende Fachwerkscheibe (102), eine Rippenplatte (103), eine Stahl- und/oder eine Betonverbundplatte (104) aufweist.
  14. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die untere Gurtung des Fachwerkträgers (1) eine Hüllkonstruktion des Unterwasserschiffs (110), einen doppelten Schiffsboden (111), eine Verbundschale aus Stahl und Beton (112) und/oder das gesamte Unterwasserschiff (113) einschließlich aller Längs- und Querschotts und Zwischendecks aufweist.
  15. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstäbe (12) nach Art einer längs angeordneten Rahmenscheibe (121) und/oder einer längs angeordneten Fachwerkscheibe (123) ausgebildet sind.
  16. Schiff nach Anspruch 15, wobei die Füllstäbe das Unterwasserschiff (113) in der Kiellinie unmittelbar mit der oberen Gurtung (10) verbinden.
  17. Schiff nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Füllstäbe (12) das Unterwasserschiff (113) links und rechts der Kiellinie oder in der Ebene der Außenbordwände unmittelbar mit der oberen Gurtung (10) verbinden.
  18. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstäbe über Knotenpunktverbindungen (120) gelenkig oder biegesteif mit der oberen Gurtung (10) und der unteren Gurtung (11) verbunden sind.
  19. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstäbe (12) stabförmige Tragelemente (15) mit einem Kastenquerschnitt (151), einem Rundhohlprofilquerschnitt (152) und/oder einem Rundrohrquerschnitt (152) aufweisen.
  20. Schiff nach Anspruch 19, wobei die stabförmigen Tragelemente (15) innere Querschotte mit Durchstiegsöffnungen aufweisen.
  21. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstäbe (12) reine Zugstäbe (150) aufweisen.
  22. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausbau (2) ein sekundäres Tragwerk in Skelettbauweise (20) aufweist, welches Ausbaustützen (200), Ausbauzugstäbe (201) und Ausbaudecks (202) aufweist.
  23. Schiff nach Anspruch 22, wobei die Ausbaustützen (200) auf dem doppelten Schiffsboden (111) stehen, während die Ausbauzugstäbe (201) von der oberen Gurtung (10) abgehängt sind.
  24. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausbau (2) flächenförmige Elemente aufweist, aus denen Teile der Außenbordwände (210) und/oder Längs- und Querwände (211, 212) aufgebaut sind.
  25. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem sich die Längsachse in Fahrtrichtung erstreckt, und der Ausbau (2) das Raumprogramm eines Passagierschiffs nach Art von Wohnungen (220), Atrien (221), Belichtungsöffnungen (222) und/oder dergleichen umfasst, wobei Elemente dieses Raumprogramms quer zur Längsachse den Schiffsrumpf durchbrechen.
  26. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausbau (2) mehrere Wohnblocks und/oder Wohntürme aufweist, welche allseitig belichtbar sind und jeweils ein separates, inneres Erschließungssystem mit Treppen und/oder Fahrstühlen aufweisen.
  27. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Bordwände (210) aufweist, welche oberhalb des Freibords als Ausbauwände (21) vollständig verglast und/oder mit Verbundpaneelen aus leichten, nicht rostenden Werkstoffen ausgefacht sind.
  28. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schiff Ausbaudecks (202) aufweist, welche leichte Stahlfachwerkträger mit einer Trapezblechschalung aufweisen und welche zwischen einem Fußbodenaufbau und einer abgehängten Decke einen Installationsraum aufweisen.
  29. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schiff Ausbauwände (211, 212) aufweist, welche Ausbauwände (211, 212) leichte Metallständerwände mit einer beidseitigen Beplankung aus Gipskartonplatten aufweisen.
  30. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schiff Bordwände (210), Ausbaulängswände (211) und Ausbauquerwände (212) aufweist, welche lasergeschweißte Stahlsandwichelemente oder leichte Verbundplatten, insbesondere GFK-Sandwichelemente, aufweisen.
  31. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterwasserschiff (113) Längs- und/oder Querschotts aufweist, welche als zugbeanspruchte Membranen in von den Füllstäben (12) gebildete Fachwerkfelder eingesetzt sind.
  32. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausbau (2) eine an der oberen Gurtung angeordnete fahrbare Brücke (23), insbesondere einen Kran, zur Bedienung von Frachträumen aufweist.
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