EP2214952A2 - Hüllenstruktur insbesondere für seeschiffe - Google Patents

Hüllenstruktur insbesondere für seeschiffe

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EP2214952A2
EP2214952A2 EP08853929A EP08853929A EP2214952A2 EP 2214952 A2 EP2214952 A2 EP 2214952A2 EP 08853929 A EP08853929 A EP 08853929A EP 08853929 A EP08853929 A EP 08853929A EP 2214952 A2 EP2214952 A2 EP 2214952A2
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EP
European Patent Office
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structure according
shell
wall
cover
plate
Prior art date
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Application number
EP08853929A
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English (en)
French (fr)
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EP2214952B1 (de
Inventor
Udo RÖHR
Horst Heyer
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Universitaet Rostock
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Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Rostock filed Critical Universitaet Rostock
Priority to PL08853929T priority Critical patent/PL2214952T3/pl
Publication of EP2214952A2 publication Critical patent/EP2214952A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2214952B1 publication Critical patent/EP2214952B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B3/16—Shells
    • B63B3/20—Shells of double type

Definitions

  • Sheath structure in particular for seagoing vessels
  • the invention relates to a casing structure, in particular for seagoing vessels, according to the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is to provide a shell structure with increased structural resistance, improved wearing properties and / or increased collision resistance, which in particular is easy to inspect or to maintain.
  • the invention solves this problem with the means of claim 1.
  • the plate cover according to the invention provides for a significant increase in the elasto-plastic energy absorption capacity and the structural resistance and an improvement in the carrying properties, in particular the limit carrying properties of the shell structure, with minimal additional use of material based on the total mass of the hull ,
  • the increase of the elasto-plastic energy absorption capacity leads to a significant increase of the collision resistance especially against side collision and dynamic ice pressure due to the forced dissipation of the kinematic energy of the collision opponent.
  • the application of the invention to the bottom wall of seagoing ships leads accordingly leading to an increase in resistance to ground contact.
  • An essential advantage of the invention results from the fact that it can build on a conventional envelope structure.
  • the plate cover is attached to the conventional secondary stiffening system, substantial modification of the primary support structure is not required.
  • the invention therefore requires only a comparatively small interference with the structural basic structure of conventional envelope structures. Since the stiffening system according to the invention can be produced with plate covering by means of known thermal joining methods, the casing structure according to the invention can be produced with the present production facilities, especially in the shipbuilding industry.
  • the plate cover has selectively positioned and adequately designed openings for inspection and / or inspection by assembly personnel in order to meet grading companies' inspection and maintenance requirements.
  • preferably convex or cylindrically curved plate cover elements are used, resulting in a continuous tubular stiffening of the wall.
  • two essential functions are covered, namely increasing the energy absorption of the stiffening by forcing the interaction of bending and membrane stiffness of the structure in the range of very large elasto-plastic deformations to failure onset (structure collapse); and ensuring accessibility for inspection and maintenance by means of a curved rebuilding of the stiffened surfaces.
  • preferably flat plate cover elements can be used.
  • the flat plate cover elements are preferably joined to the profile with a constant material thickness over the entire stiffening region. This achieves an efficient supporting effect up to the limit bearing range as well as a production-related simplified design.
  • the failure mechanism of this planar reinforcement differs fundamentally from that of the convexly curved cover.
  • the geometry and position of the inspection and maintenance openings significantly affect the energy absorption, so that they are determined substantially from a structural mechanics point of view.
  • highly ductile material in the form of austenitic steel is preferably used.
  • the invention is applicable to seagoing vessels of all types, in particular cargo-carrying seagoing vessels such as tankers, container and bulk carriers; ice-breaking and ice-skimming vessels, - off-shore vessels, such as supply and drilling vessels; Navy ships. Applicability in marine and offshore engineering as well as steel bridge construction is also conceivable.
  • the additionally introduced plate cover in the outer shell may also be used under standard conditions of loading. integrated into the drive.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a part of a casing structure according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through the sheath structure of FIG. 1 in a detail according to section A-A in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a section of the casing structure according to FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sheath structure of FIG. 3; FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the shell structure in another embodiment
  • FIG. 6 shows a perspective view of a part of a casing structure according to the invention in another embodiment
  • FIG. 7 shows a cross section through the sheath structure of FIG. 6 in a cutout
  • FIG. 8 shows a perspective view of a part of a casing structure according to the invention in a further embodiment
  • FIG. 9 a detail of Fig. 8;
  • FIG. 10 is a cross-section through the sheath structure of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a cross-section through the sheath structure of FIG. 9;
  • FIG. 11 is a perspective view of the dashed section of FIG. 9; FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view of a detail of FIG. 11; FIG.
  • FIG. 13 shows a perspective view of a part of a casing structure according to the invention in a further embodiment
  • FIG. 14 is a longitudinal view of the sheath structure of FIG. 13; FIG.
  • Fig. 15 is a perspective view of a part of a conventional shell structure.
  • 16 is a perspective view of part of a conventional sheath structure in another embodiment.
  • a conventional envelope structure 10 of a ship's hull 11 will be explained below with reference to FIGS. 15, 16.
  • the sheath structure 10 comprises a bottom wall 12 and side walls 13, and furthermore a support structure 21 for a deck is shown. Between the bottom wall 12, the side walls 13 and the deck support structure 21, a cargo space 15 is formed.
  • the side wall 13 shown comprises a primary support structure 14 of frame frames 17, in particular in transverse construction, to which the outer wall 16 is attached, and orthogonal to the frame
  • the hull structure 10 further comprises a secondary stiffening system 19 whose basic structure consists of profile stiffeners 20 arranged in parallel and attached to the outer wall 16.
  • the stiffening system 19 can be designed in a transverse construction as shown in FIG. 15 or in a longitudinal construction as shown in FIG. 16.
  • the secondary stiffening system 19 is not fastened to the primary support structure 14, in other words the secondary stiffening system 19 is mechanically independent of the primary support structure 14.
  • the inventive casing structure 10 according to FIGS. 1 to 14 is based on the conventional casing structure 10 shown in FIGS. 15 and 16.
  • the primary support structure 14 is substantially without modifications.
  • the secondary stiffening system 19 is produced by attaching the panel cover 22 according to the invention to the existing profile stiffeners 20.
  • the attachment of the plate cover 22 may be made prior to attachment of the primary support structure 14 to the wall 16 in an open environment, that is under favorable manufacturing conditions.
  • a preferred embodiment of the plate cover 22 in the form of elongated, convexly curved plate elements 23 is shown by the example of a transverse stiffening.
  • Each plate member 23 is attached to the free or from the wall 16 remote end of two adjacent profile strips 20 lengthwise.
  • each plate element 23 may be formed in several parts from each arranged between two stringers 23 sections.
  • the convexly curved plate elements 23 result in a continuous tubular stiffening, whereby a significant increase in the energy absorption by promoting the interaction of bending and membrane stiffness of the Structure in the range of very large elasto-plastic deformations until failure occurs (structural collapse) is achieved.
  • FIGS. 2 to 5 examples of a cover unit made up of two adjacent plate elements 23a, 23b are shown in detail.
  • the plate member 23a is attached at the free ends of the adjacent profile stiffeners 20a, 20b, the plate member 23b at the free ends of the adjacent profile stiffeners 20b, 20c lengthwise. Due to the convexly curved shape of the plate elements 23a, 23b results in the cross section according to Figures 4 and 5 between the profile stiffeners 20, a curved space 24 which is accessible or accessible for inspection and maintenance personnel.
  • the targeted positioning and the size of the cutouts 26 are decisive in the case of the convexly curved plate elements 23 for the realization of a flexible fixation of the end cross sections with a degree of clamping of the stiffening, under which a deformation kinematic or failure forms, with which a significant increase of the elastoplastic Energy intake is achieved.
  • the plate elements 23 preferably have material reinforcements 30 in relation to central regions 31 between the stringers 18. More generally, a grading of the plate thickness of the plate members 23 will depend on the free, unsupported length of the stiffener (stringer spacing) for efficient material utilization exploited. For comparatively short stiffening sections (stringer spacing), a constant material thickness is preferred.
  • the profile stiffeners 20 are in this embodiment preferably Flachwulstprofile, optionally also built T-profiles, which depending on the purpose and profile webs of different heights can be used.
  • the outer profile stiffeners 20a, 20c are flat bead profiles, while the center stiffener 20b is a built T-profile to provide sufficient seating for the edges of the plate members 23a, 23b.
  • the center stiffener 20b is designed as a flat bead profile with a larger web height in comparison to the outer stiffeners 20a, 20c.
  • Suitable aids for example crampons 25, may be provided for passing through the tubular stiffeners 16, 20a, 20b, 23a or 16, 20b, 20c, 23b.
  • the installation of a lift is conceivable.
  • FIGS. 6, 7 makes it clear that the plate cover 22 according to the invention in the form of elongated, convexly curved plate elements 23 can also be used on longitudinal stiffening systems 19 with slight adjustments.
  • Convex curved plate elements 23 can be advantageously used in particular in flat wall areas. Furthermore, convexly curved plate elements 23 may be made of normal strength steel, but also of austenitic steel, without impairing the effective principle of the stiffening in terms of production engineering and economic advantages.
  • the embodiment according to FIGS. 8 to 12 relates to an alternative design of the plate cover in the form of flat plate elements 32, which can be used in particular in curved wall areas, see for example the lower section of the plate element 32 in FIG. 9. With the flat cover 32 of the stiffener 20 creates a kind of sandwich structure. As can be seen in particular from FIG.
  • the plate element 32 preferably extends continuously over three or more profile stiffeners 20a, 20b, 20c, whereby an efficient carrying effect is achieved up to the limit bearing range.
  • the cover 32 is preferably made of highly ductile material, in particular austenitic steel, whereby the energy absorption capacity of the shell structure significantly increased again and beyond the problem of corrosion for additionally introduced material surfaces can be solved.
  • the flat plate elements 32 preferably have a constant material thickness over the entire stiffening region. As profiles 20 Flachwulstprofile, see Figures 10 to 12, and equally T-profiles and flat steel profiles into consideration.
  • the plate element 32 is preferably fastened to the profile stiffeners 20 by means of laser welding, wherein preferably two seams 33a, 33b are to be used, see FIG. 12.
  • cutouts 26 in the plate members 32 allow a visual inspection and maintenance with a suitable device, even if the gap between the outer wall 16 and the plate members 32 due to low web height of the profiles 20th should not be accessible to personnel.
  • the geometry and position of the cutouts 26 are determined substantially from a structural mechanical point of view.
  • FIG. 13 and 14 corresponds substantially to the embodiment of Figures 6, 7 with respect to the sidewalls, but illustrates that the invention is also applicable to the bottom wall 12 of the hull in order to increase ground contact resistance.
  • the secondary stiffening system 19 according to the invention is embedded on the outer wall 16 with convexly arched plate elements 23 attached to longitudinal profile stiffeners 20 in the rust-shaped primary support system consisting of floor panels 34 and only longitudinally shown supports 35.
  • All embodiments relate in particular to double-walled envelope structures, wherein an inner shell or inner wall 27 (see FIGS. 2, 7, 10, 13, 14) attached to the inside of the support structure 14 is shown in FIGS. 1, 6, 8, 15, 16 is omitted to make apparent the internal structure of the shell structure.
  • On the inner wall 27 may also be a stiffening system, in particular in the form of mutually parallel profile stiffeners 29 may be attached.
  • the invention is not limited to double-shell structures but can also be applied to single-walled shell structures.
  • the number of adjoining plate elements 23 depends in particular on the distance between the frame ribs 17 (FIGS. 1, 2, 8, 10) and the stringers 18 (FIGS. 6, 7, 13, 14) and the bottom side rails 35 ( Figures 13, 14).
  • the examples of FIGS. 2 to 7 and 9 to 11 relate to two adjoining plate elements 23, the invention also including individual plate elements 23 (see FIG. 1 and 8) and, of course, more than two adjacent plate elements 23 (see, for example, bottom 12 in Figs. 13, 14).

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Abstract

Eine Hüllenstruktur insbesondere für Seeschiffe umfasst eine primäre Tragstruktur (14) in Form eines Rostes aus miteinander verbundenen Querträgern (17; 34) und Längsträgern (18; 35) zum Tragen mindestens einer Wand (16), und ein an der Wand (16) befestigtes sekundäres Aussteifungssystem (19) aus im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Profilsteifen (20). An der freien Seite des Aussteifungssystems (19) ist eine Plattenabdeckung (22) angebracht.

Description

Hüllenstruktur insbesondere für Seeschiffe
Die Erfindung betrifft eine Hüllenstruktur insbesondere für Seeschiffe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zur Erhöhung des Strukturwiderstands einer Doppelhülle ist aus EP 1 137 571 Bl eine Trägerstruktur bekannt, die Längsaussteifungen mit Trapezhohlprofilen aufweist. Mit solchen Systemen sind die Grundanforderungen der Klassifikationsgesellschaften bezüglich der Inspektions- und Wartungsfähigkeit nicht erfüllbar. Zudem bedeuten derartige Konstruktionen einen erheblichen Eingriff in die Grundstruktur der Doppelhülle, was einen sehr hohen fertigungstechnischen Aufwand nach sich zieht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hüllenstruktur mit erhöhtem Strukturwiderstand, verbesserten Trageigenschaften und/oder erhöhtem Kollisionswiderstand bereitzustellen, die insbesondere problemlos zu inspizieren bzw. zu warten ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln von Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Plattenabdeckung sorgt für eine signifikante Steigerung des elasto-plastischen Energieaufnahmevermögens und des Strukturwiderstands sowie einer Verbesserung der Trageigenschaften, insbesondere der Grenztrageigenschaften der Hüllenstruktur, bei minimalem zusätzlichem Materialeinsatz bezogen auf die Gesamtmasse des Schiffskörpers. Bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung auf die Außenhülle von Seeschiffen führt die Erhöhung des elasto-plastischen Energieaufnahmevermögens zu einer signifikanten Steigerung des Kollisionswiderstandes insbesondere gegen Seitenkollision und dynamischer Eispressung aufgrund der forcierten Dissipation der kinematischen Energie des Kollisionsgegners. Die Anwendung der Erfindung auf die Bodenwand von Seeschiffen führt dementspre- chend zu einer Erhöhung des Widerstands gegen Grundberührung.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, dass sie auf einer konventionellen Hüllenstruktur aufbauen kann. Die Plattenabdeckung wird an dem konventionellen sekundären Aussteifungssystem befestigt, eine wesentliche Modifikation der primären Trägerstruktur ist nicht erforderlich. Die Erfindung erfordert daher nur einen vergleichsweise geringen Eingriff in die konstruktive Grundstruktur konventioneller Hüllenstrukturen. Da das erfindungsgemäße Aussteifungssystem mit Plattenabdeckung mittels bekannter thermischer Fügeverfahren herstellbar ist, ist die erfindungsgemäße Hüllenstruktur mit den derzeitigen, insbesondere in der Werftindustrie vorhandenen fertigungstechnischen Einrichtungen herstellbar.
Nach einem besonders bevorzugten Aspekt der Erfindung weist die Plattenabdeckung gezielt positionierte und ausreichend ausgelegte Öffnungen zu Inspektions- bzw. Wartungszwecken und/oder zur Begehung durch Montagepersonal auf, um Anforderungen von Klassifizierungsgesellschaften nach Besichtigungsund Wartungsfähigkeit erfüllen zu können.
Für ebene Wandbereiche werden vorzugsweise konvex bzw. zylindrisch gewölbte Plattenabdeckungselemente verwendet, was zu einer durchgängig röhrenartigen Aussteifung der Wand führt. Hierdurch werden zwei wesentliche Funktionen abgedeckt, nämlich Steigerung der Energieabsorption der Aussteifung durch Forcierung der Interaktion von Biege- und Membransteifigkeit der Struktur im Bereich sehr großer elasto-plastischer Formänderungen bis zum Versagenseintritt (Strukturkollaps) ; und Gewährleistung der Begehbarkeit für Inspektion und Wartung mittels einer gekrümmten Umbauung der ausgesteiften Flächen. In gekrümmten Wandbereichen können hingegen vorzugsweise ebene Plattenabdeckungselemente verwendet werden. Die ebenen Plattenabdeckungselemente werden vorzugsweise mit einer konstanten Materialstärke über den gesamten Aussteifungsbereich auf dem Profil aufliegend gefügt. Hiermit wird eine effiziente mittragende Wirkung bis in den Grenztragbereich sowie eine fertigungstechnisch vereinfachte Ausführung erzielt. Der Versagensmechanismus dieser ebenen Verstärkung unterscheidet sich grundlegend von dem der konvex gewölbten Abdeckung. Die Geometrie und Position der Inspektions- und Wartungsöffnungen beeinflussen signifikant die Energieabsorption, so dass sie wesentlich nach strukturmechanischen Gesichtspunkten festgelegt werden. Zur Erhöhung des mittragenden Effekts der Abdeckung kontinuierlich bis zum Strukturversagen wird vorzugsweise hochduktiles Material in Form von austenitischem Stahl verwendet .
Die Erfindung ist auf Seeschiffe sämtlichen Typs anwendbar, insbesondere frachttragende Seeschiffe wie Tankschiffe, Container- und Massengutschiffe; eisbrechende Schiffe und Schiffe für eisführende Routen,- Schiffe für Offshore-Anwendungen, beispielsweise Versorgungs- und Bohrschiffe; Marineschiffe. Anwendbarkeit in der Meeres- bzw. Offshoretechnik sowie im Stahlbrückenbau ist ebenfalls denkbar.
Als Materialien für die erfindungsgemäße Plattenabdeckung kommen grundsätzlich sämtliche zertifizierten normalfesten oder austenitischen Stähle des Schiffbaus, der Meerestechnik und des Stahlbrückenbaus in Betracht .
Bei der Anwendung der Erfindung auf Seeschiffe darf die zusätzlich eingebrachte Plattenabdeckung in den Festigkeitsverband der Außenschale auch für Standardbedingungen des Be- triebseinsatzes integriert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Hüllenstruktur;
Fig. 2: einen Querschnitt durch die Hüllenstruktur aus Figur 1 in einem Ausschnitt gemäß dem Schnitt A-A in Figur 1;
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Hüllenstruktur gemäß Figur 2 ;
Fig. 4: eine Querschnittsansicht der Hüllenstruktur aus Fig. 3;
Fig. 5: eine Querschnittsansicht der Hüllenstruktur in einer anderen Ausführungsform;
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Hüllenstruktur in einer anderen Ausführungsform;
Fig. 7: einen Querschnitt durch die Hüllenstruktur aus Fig. 6 in einem Ausschnitt;
Fig. 8: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Hüllenstruktur in einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 9: einen Ausschnitt aus Fig. 8; Fig. 10: einen Querschnitt durch die Hüllenstruktur aus Fig. 9;
Fig. 11: eine perspektivische Ansicht des gestrichelten Ausschnitts aus Fig. 9;
Fig. 12: eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus Fig. 11;
Fig. 13: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Hüllenstruktur in einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 14: eine Ansicht auf die Hüllenstruktur aus Fig. 13 in Längsrichtung ;
Fig. 15: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer konventionellen Hüllenstruktur; und
Fig. 16: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer konventionellen Hüllenstruktur in einer anderen Ausführungsform.
Eine konventionelle Hüllenstruktur 10 eines Schiffsrumpfes 11 wird im Folgenden anhand der Figuren 15, 16 erläutert. Die Hüllenstruktur 10 umfasst eine Bodenwand 12 und Seitenwände 13, gezeigt ist weiterhin noch eine Tragstruktur 21 für ein Deck. Zwischen der Bodenwand 12, den Seitenwänden 13 und der Decktragstruktur 21 ist ein Frachtraum 15 gebildet.
Die gezeigte Seitenwand 13 umfasst eine primäre Tragstruktur 14 aus Rahmenspanten 17 insbesondere in Querbauweise, an denen die Außenwand 16 befestigt ist, und orthogonal an den Rahmen- spanten 17 befestigten Stringern 18. Die Hüllenstruktur 10 um- fasst weiterhin ein sekundäres Aussteifungssystem 19, dessen Grundstruktur aus parallel angeordneten, an der Außenwand 16 befestigten Profilsteifen 20 besteht. Das Aussteifungssystem 19 kann in Querbauweise wie in Fig. 15 gezeigt oder in Längs - bauweise wie in Fig. 16 gezeigt ausgeführt sein. Das sekundäre Aussteifungssystem 19 ist nicht tragend an der primären Tragstruktur 14 befestigt, mit anderen Worten ist das sekundäre Aussteifungssystem 19 mechanisch unabhängig von der primären Tragstruktur 14.
Die erfindungsgemäße Hüllenstruktur 10 gemäß den Figuren 1 bis 14 baut auf der in Fig. 15 bzw. Fig. 16 gezeigten konventionellen Hüllenstruktur 10 auf. Insbesondere ist die primäre Tragstruktur 14 im Wesentlichen ohne Modifikationen. Das sekundäre Aussteifungssystem 19 wird durch Anbringung der erfindungsgemäßen Plattenabdeckung 22 an den vorhandenen Profil - steifen 20 hergestellt. Die Anbringung der Plattenabdeckung 22 kann vor Anbringung der primären Tragstruktur 14 an der Wand 16 in offener Umgebung, das heißt unter fertigungstechnisch günstigen Bedingungen, erfolgen.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Plattenabdeckung 22 in Form von länglichen, konvex gewölbten Plattenelementen 23 am Beispiel einer Queraussteifung gezeigt. Jedes Plattenelement 23 ist an dem freien bzw. von der Wand 16 entfernten Ende zweier benachbarter Profilsteifen 20 der Länge nach befestigt. Dabei kann jedes Plattenelement 23 mehrteilig aus jeweils zwischen zwei Stringern 23 angeordneten Abschnitten gebildet sein. Die konvex gewölbten Plattenelemente 23 führen zu einer durchgängig röhrenartigen Aussteifung, wodurch eine signifikante Steigerung der Energieabsorption durch Forcierung der Interaktion von Biege- und Membransteifigkeit der Struktur im Bereich sehr großer elasto-plastischer Formänderungen bis zum Versagenseintritt (Strukturkollaps) erreicht wird.
In den Figuren 2 bis 5 sind Beispiele einer Abdeckungseinheit aus zwei angrenzenden Plattenelementen 23a, 23b im Detail gezeigt. Das Plattenelement 23a ist an den freien Enden der benachbarten Profilsteifen 20a, 20b, das Plattenelement 23b an den freien Enden der benachbarten Profilsteifen 20b, 20c der Länge nach angebracht . Aufgrund der konvex gewölbten Form der Plattenelemente 23a, 23b ergibt sich im Querschnitt gemäß Figuren 4 und 5 zwischen den Profilsteifen 20 ein umwölbter Raum 24, der für Inspektions- und Wartungspersonal zugänglich bzw. begehbar ist. Um die Zugänglichkeit der röhrenförmigen Aussteifungen 16, 20a, 20b, 23a bzw. 16, 20b, 20c, 23b zu ermöglichen, sind ausreichend dimensionierte, vorzugsweise an den Stringern 18 angeordnete Inspektions- bzw. Wartungsöffnungen bzw. -ausschnitte 26 in den Plattenelementen 23 vorgesehen.
Die gezielte Positionierung und die Größe der Ausschnitte 26 sind bei den konvex gewölbten Plattenelementen 23 ausschlaggebend für die Realisierung einer flexiblen Fixierung der Endquerschnitte mit einem Einspannungsgrad der Aussteifung, unter dem sich eine Formänderungskinematik bzw. Versagensformen ausbilden, mit denen eine signifikante Steigerung der elasto- plastischen Energieaufnahme erzielt wird.
Im Bereich der Ausschnitte 26 weisen die Plattenelemente 23 vorzugsweise Materialverstärkungen 30 im Verhältnis zu mittigen Bereichen 31 zwischen den Stringern 18 auf. Allgemeiner wird eine Stufung der Plattenstärke der Plattenelemente 23, abhängig von der freien, nicht unterstützten Länge der Aussteifung (Stringerabstand) , zur effizienten Materialauslastung ausgenutzt. Bei vergleichsweise kurzen Aussteifungsabschnitten (Stringerabstand) ist eine konstante Materialstärke bevorzugt.
Die Profilsteifen 20 sind in dieser Ausführungsform vorzugsweise Flachwulstprofile, gegebenenfalls auch gebaute T- Profile, wobei je nach Zweckmäßigkeit auch Profilstege unterschiedlicher Höhe verwendet werden können. Im Beispiel der Fig. 3 und 4 sind die äußeren Profilsteifen 20a, 20c Flachwulstprofile, während die Mittelsteife 20b ein gebautes T- Profil ist, um eine ausreichende Auflagefläche für die Kanten der Plattenelemente 23a, 23b bereitzustellen. In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist die Mittelsteife 20b aus dem gleichen Grund als Flachwulstprofil mit einer größeren Steghöhe im Vergleich zu den Außensteifen 20a, 20c ausgeführt.
Zum Durchsteigen der röhrenförmigen Aussteifungen 16, 20a, 20b, 23a bzw. 16, 20b, 20c, 23b können geeignete Hilfsmittel, beispielsweise Steigeisen 25 vorgesehen sein. Auch der Einbau eines Lifts ist denkbar.
Die Ausführungsform gemäß den Figuren 6, 7 verdeutlicht, dass sich die erfindungsgemäße Plattenabdeckung 22 in Form von länglichen, konvex gewölbten Plattenelementen 23 mit geringen Anpassungen auch auf Aussteifungssysteme 19 in Längsbauweise anwenden lässt .
Konvex gewölbte Plattenelemente 23 können insbesondere in ebenen Wandbereichen vorteilhaft eingesetzt werden. Des Weiteren können konvex gewölbte Plattenelemente 23 ohne Beeinträchtigung des Wirkprinzips der Aussteifung im Hinblick auf fertigungstechnische und wirtschaftliche Vorteile vorzugsweise aus normalfestem Stahl, aber auch aus austenitischem Stahl gefertigt sein. Die Ausführungsform gemäß den Figuren 8 bis 12 betrifft eine alternative Gestaltung der Plattenabdeckung in Form ebener Plattenelemente 32, die insbesondere in gekrümmten Wandbereichen verwendet werden können, siehe beispielsweise den unteren Abschnitt des Plattenelements 32 in Fig. 9. Mit der ebenen Abdeckung 32 der Aussteifung 20 entsteht eine Art Sandwichstruktur. Wie insbesondere aus Fig. 11 ersichtlich, erstreckt sich das Plattenelement 32 vorzugsweise durchgehend über drei oder mehr Profilsteifen 20a, 20b, 20c, wodurch eine effiziente mittragende Wirkung bis in den Grenztragbereich erreicht wird. Zur Erhöhung des mittragenden Effekts kontinuierlich bis zum Strukturversagen besteht die Abdeckung 32 vorzugsweise aus hochduktilem Material, insbesondere austenitischem Stahl, wodurch die Energieaufnahmekapazität der Hüllenstruktur nochmals signifikant gesteigert und darüber hinaus zugleich das Problem der Korrosion für die zusätzlich eingebrachten Materialoberflächen gelöst werden kann.
Die ebenen Plattenelemente 32 weisen vorzugsweise eine konstante Materialstärke über den gesamten Aussteifungsbereich auf. Als Profile 20 kommen Flachwulstprofile, siehe Figuren 10 bis 12, und gleichrangig auch T-Profile und Flachstahlprofile in Betracht. Das Plattenelement 32 wird vorzugsweise mittels Laserschweißen an den Profilsteifen 20 befestigt, wobei vorzugsweise zwei Nähte 33a, 33b einzusetzen sind, siehe Figur 12.
Die auch in dieser Ausführungsform bevorzugt vorgesehenen Ausschnitte 26 in den Plattenelementen 32 gestatten eine visuelle Inspektion und auch Wartung mit geeignetem Gerät auch dann, wenn der Zwischenraum zwischen der Außenwand 16 und den Plattenelementen 32 wegen zu geringer Steghöhe der Profile 20 nicht für Personal zugänglich sein sollte. Die Geometrie und Position der Ausschnitte 26 werden wesentlich unter strukturmechanischen Gesichtspunkten festgelegt.
Die in den Figuren 13 und 14 gezeigte Ausführungsform entspricht bezüglich der Seitenwände im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß Figuren 6, 7, verdeutlicht jedoch, dass die Erfindung auch auf die Bodenwand 12 des Schiffsrumpfes anwendbar ist, um den Widerstand gegen Grundberührung zu steigern. In das rostförmige primäre Tragsystem aus Bodenwrangen 34 und nur andeutungsweise gezeigten Längsträgern 35 ist demnach das erfindungsgemäße sekundäre Aussteifungssystem 19 an der Außenwand 16 mit an Längsprofilsteifen 20 angebrachten, konvex gewölbten Plattenelementen 23 eingebettet.
Sämtliche Ausführungsformen betreffen insbesondere doppelwan- dige Hüllenstrukturen, wobei eine an der Innenseite der Tragstruktur 14 befestigte Innenschale bzw. Innenwand 27 (siehe Fig. 2, 7, 10, 13, 14) in den Fig. 1, 6, 8, 15, 16 weggelassen ist, um den inneren Aufbau der Hüllenstruktur ersichtlich zu machen. An der Innenwand 27 kann ebenfalls ein Aussteifungssystem insbesondere in Form parallel zueinander angeordneter Profilsteifen 29 angebracht sein. Die Erfindung ist nicht auf Doppelhüllenstrukturen beschränkt, sondern auch auf einwandige Hüllenstrukturen anwendbar.
Im Allgemeinen richtet sich die Anzahl der aneinander angrenzenden Plattenelemente 23 insbesondere nach dem Abstand zwischen den Rahmenspanten 17 (Fig. 1, 2, 8, 10) bzw. den Strin- gern 18 (Fig. 6, 7, 13, 14) bzw. den Boden-Längsträgern 35 (Fig. 13, 14) . Die Beispiele der Figuren 2 bis 7 und 9 bis 11 betreffen zwei aneinander angrenzende Plattenelemente 23, wobei die Erfindung auch einzelne Plattenelemente 23 (siehe Fig. 1 und 8) und selbstverständlich auch mehr als zwei aneinander angrenzende Plattenelemente 23 (siehe beispielsweise Boden 12 in Fig. 13, 14) umfasst .

Claims

Ansprüche :
1. Hüllenstruktur insbesondere für Seeschiffe, umfassend eine primäre Tragstruktur (14) in Form eines Rostes aus miteinander verbundenen Querträgern (17; 34) und Längsträgern (18; 35) zum Tragen mindestens einer Wand (16), und ein an der Wand (16) befestigtes sekundäres Aussteifungssystem (19) aus im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Profilsteifen (20), dadurch gekennzeichnet , dass an der freien Seite des Aussteifungssystems (19) eine Plattenabdeckung (22) angebracht ist.
2. Hüllenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Plattenabdeckung (22) zu Inspektions- bzw. Wartungszwecken und/oder zur Begehung durch Montagepersonal positionierte und ausgelegte Öffnungen (26) aufweist.
3. Hüllenstruktur nach Anspruch 2, wobei die Geometrie und/oder Position der Öffnungen (26) in der Plattenabdeckung (22) unter Berücksichtigung strukturmechanischer Gesichtspunkte festgelegt ist.
4. Hüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Plattenabdeckung (22) konvex gewölbte Plattenelemente (23) umfasst.
5. Hüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Plattenabdeckung (22) im Wesentlichen ebene Plattenelemente (32) umfasst.
6. Hüllenstruktur nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Plattenelemente (23, 32) sich jeweils über eine Mehrzahl von Profilsteifen (20) erstrecken.
7. Hüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Plattenabdeckung (22) entlang der Profilsteifen
(20) eine variable Stärke aufweist.
8. Hüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die primäre Tragstruktur (14) im Falle einer Seitenwand
(13) ein Rahmenspant-Stringer-System (17, 18) ist.
9. Hüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die primäre Tragstruktur (14) im Falle einer Bodenwand
(12) ein Bodenwrangen-Längsspant-System (34, 35) ist.
10. Doppelhüllenstruktur umfassend eine Außenschale mit einer Hüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine an der Innenseite der primären Tragstruktur (14) angebrachte Innenschale (27) .
11. Seeschiff, insbesondere Tankschiff, dessen Hülle eine Hüllenstruktur bzw. Doppelhüllenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst .
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