JP2019520216A - 多層構成要素および多層構成要素を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は特に、少なくとも１つのベースプレート（２）と、ベースプレートの上に配置された少なくとも１つのカバープレート（４）と、ベースプレート（２）およびカバープレートの間に配置された少なくとも１つの減衰層（１０）と、少なくとも１つの補強要素（６、８）とを含む構成要素に関し、ベースプレート（２）は、接続区域（１２）のカバープレート側の少なくとも一部においてカバープレート（４）および減衰層（１０）を有さず、補強要素（６、８）は、接続区域（１２）のカバープレート側においてベースプレート（２）およびカバープレート（４）に接続される。本発明はさらに、構成要素を製造するための方法と、構成要素の使用とに関する。【選択図】図１ｅ

Description

本発明は、少なくとも１つのベースプレートと、前記ベースプレートの上に配置された少なくとも１つのカバープレートと、ベースプレートおよびカバープレートの間に配置された少なくとも１つの減衰層とを含む構成要素に関する。この種の構成要素の有利な使用も提案される。本発明はさらに、構成要素を製造するための方法に関する。

一般的な構成要素は先行技術から公知であり、たとえば海運産業、特に造船などに用いられ得る。

この種の材料の使用に対する背景は、特に乗船中の人々のための快適性および業務上の安全性に現在非常に高い価値が置かれていることによって裏付けられる。なぜなら、快適性および業務上の安全性の重要な要素は、低周波数範囲にてヒトに作用する振動だからである。乗船中の人物は、特に脊椎および下顎に沿った４〜８Ｈｚの共振範囲における縦の振動に対して、間違いなく敏感に反応するであろう。この振動は、脊椎に沿った力をもたらす。腰椎に最大の力が作用する。このタイプの力が対応する高い強度で数年の期間にわたって作用するとき、これによって椎間板および椎体の変化がもたらされ得る。

乗船中の不快な振動のほぼ９５％は、プロペラに誘発される圧力の変動と、主エンジンの励振とによって引き起こされる。駆動区域によって引き起こされる振動は、主エンジンの基礎を適宜調整し、エンジンの形状寸法を適合させ、点火の順序を正確に定めることによって顕著に影響され得る。さらに、プロペラによって引き起こされる振動は、多数のブレードによって低減できる。なぜなら、それらのブレードが常に不規則な伴流において働くからである。使用されるブレードが少なくなると、個々のブレード上により多くの歪みが生じ、かつ波の伝導におけるトルクおよび推進力の変動が大きくなる。ブレードの数をエンジンシリンダの数と正確に合わせて、プロペラおよびエンジンの励振が同時に起こらないようにすることが重要である。

現代の造船に用いられるのは、たとえば鋼またはアルミニウムなどの主に硬質の材料である。これらの材料の弱い機械的振動減衰は、これらの材料が音波の伝達を促進することを意味する。このことは、前述の対策にもかかわらず、たとえばデッキおよび壁などの大面積にわたる大規模な二次減衰および騒音の低減が、今日なおも必須であることを意味する。

今日まで造船に用いられているデッキカバーは、３つの基本的変形物に分けることができる。すなわち標準床、振動減衰床、および浮床である。デッキカバーの構成は、そのデッキ区域の使用のタイプおよびそれらが受ける動的応力に依存して選択される。個々の変形物の組み合わせも可能である。

標準床は一般的に、非常に良好なグリップを有する鋼、アルミニウム、または亜鉛めっきのデッキ表面に０〜３０ｍｍの厚さで適用された軽量コンクリートからなる。０〜５ｍｍの厚さでは、コンクリート層が隆起をならす働きをし、もっと厚いときには、圧力を分散させて１．０〜１．２ｋｇ／ｍ^２／ｍｍという低い比重量における良好な表面強度によって構造を安定させる働きをする。

振動を制動した床構成は典型的に、支持デッキ構造上の機械的振動に対して高レベルで曝され、かつ動的応力および衝撃タイプの応力の両方に構造が直接曝される区域に使用される。振動を制動した床の原理は、１つ（またはそれ以上）の明確に粘弾性のゴム様中間層を有する、特別に適合された層構造からなる。これは鋼またはアルミニウムでできた支持デッキ構造を効果的に制動し、この層およびその上の層の両方の振動振幅ならびに環境への音の放散が大幅に低減される。粘弾性層の低い剪断モジュールによって、特に機械的振動および衝撃音に特有の支持構造上の屈曲応力の場合の、隣接層の良好な分離がもたらされる。さまざまなタイプの軽量コンクリートおよび鋼プレートの両方が、粘弾性層の上のカバー層として用いられる。コンクリート層の厚さは用途に依存し、一般的には４〜３０ｍｍの間で変動する。鋼プレートでできた上側層は、１．５〜２ｍｍの厚さを有する。振動減衰になるように設計された床の比重量は１０〜３０ｋｇ／ｍ^２である。より高い比重量を有する床は、一般的により高いレベルの減衰を有するが、粘弾性層の厚さは１．５〜２ｍｍにてほぼ均一である。コンクリート層の顕著な減衰もまた影響を及ぼす。

最後に浮床構成は、高い空気由来の音響発生およびかなりの構造由来の音響強度を有する区域で用いられる。浮床の場合、低い弾性モジュールを有する厚さ３０〜５０ｍｍの鉱物綿層を使用することが、一般的に支持デッキ構造とデッキプレートとの間の振動分離の非常に効果的な方法である。この効果を増加させるために、デッキプレートは比例的に大きくなる（約３０ｍｍの厚さ）。同時に、この層は圧力を分散させる働きをし、十分に高レベルの剛性を必要とする。場合によっては、デッキ層はいくつかの層からなり、しばしばそれは粘弾性の中間層を含む１．５〜３ｍｍの厚さの複数の鋼プレートである。支持層と上側カバー層との動きに対する共振周波数は、１００Ｈｚ未満である。物理的な理由から、共振周波数未満の範囲に対する分離による振動振幅の低減を達成することはできないが、鉱物綿に含まれる減衰能力（散逸効果）によって、支持層および上側層から来るこの周波数範囲の振動の形態の顕著な減衰が達成される。前述の最低共振周波数より上の周波数範囲に対する音の放散のかなりの低減が達成される。浮床となるように設計された床の比重量は２５〜７０ｋｇ／ｍ^２である。

しかし、上述の床変形物の不利益は、それらの床のすべてが自身の音響効果の比率として非常に高い比重量を有することである。音が特に重要である区域においては、最大７０ｋｇ／ｍ^２の付加的な表面重量に達する。

この問題をなくすために、特許文献１の先行技術は、鋼材料でできた２つの表面層と、これらの表面層の間に配置された非金属コア層とからなる構成要素を提案している。この構成要素は構造由来の音響減衰特性を有し、好ましくはたとえば造船などの海運産業における建設に使用され得る。溶接に対する適合性を改善するために、特殊なコア層が使用されるべきである。

特許文献２は、２つの金属プレートおよびそれらの間に配置された音響絶縁層を有する構成パネルの構成のための方法を記載している。剥離を防ぐために、金属プレートは溶接スタッドによって互いに接続され得る。

独国特許第１０ ２０１４ ００７ ０６６（Ｂ３）号 国際公開第２０１５／０４７０８１（Ａ１）号

しかし使用時に、言い換えると溶接状態において、公知の構成要素は動作安定性もしくは剛性の要求を達成できないか、またはかなりの努力によってしかそれらを達成できないことが示されている。

この背景に対して、本発明の目的は必要な動作安定性および剛性の特性が、信頼性の高いプロセスによって低重量にて達成され得る、構成要素と、構成要素を製造するための方法と、構成要素の使用とを提供することである。

この目的は、本発明の第１の態様によれば、構成要素、特に本発明による方法に従って製造された構成要素によって達成され、この構成要素は、
− 少なくとも１つのベースプレートと、
− ベースプレートの上に配置された少なくとも１つのカバープレートと、
− ベースプレートおよびカバープレートの間に配置された少なくとも１つの減衰層と、
− 少なくとも１つの補強要素と、
を含み、
ベースプレートは、カバープレート側の接続区域の少なくとも部分的に、カバープレートおよび減衰層を有さず、補強要素は、接続区域のカバープレート側においてベースプレートおよびカバープレートに接続される。

この目的は、本発明の第２の態様によれば、構成要素、特に本発明による構成要素を製造するための方法によって達成され、この方法は、
− 少なくとも１つのベースプレートを提供するステップと、
− 少なくとも１つの補強要素を提供するステップと、
− ベースプレートの上に少なくとも１つのカバープレートを配置するステップであって、ベースプレートおよびカバープレートの間に減衰層が提供される、ステップと、
− ベースプレートの接続区域のカバープレート側において、補強要素をベースプレートおよびカバープレートに接続するステップであって、接続区域は少なくとも部分的にカバープレートおよび減衰層を有さない、ステップと、
を含む。

本発明は特に、補強要素がベースプレートおよびカバープレートの両方に接続されているか、または接続されるときに、動作安定性および剛性に対する要求が特に重量を増やさずかつ信頼性の高い方法で満たされ得るという知見に基づくものである。結果として、（支持）構造に本発明による構成要素または本発明に従って製造された構成要素を用いることによって、（たとえば全体的な船の振動から始まる）局所的構造の刺激をかなり低減できる。特に造船において、造船所で一般的な溶接プロセスを用いて、Ｔ継手または交差継手に基づいてベースプレートおよびカバープレートの両方を確実に溶接することは今日まで不可能であった。

ベースプレートおよびカバープレートに補強要素を接続することによって、これらの構成要素間に分離できない結合が生じる。これは、堅固に結合されるプロセス、特に溶接によって達成され得る。接着および／またははんだ付けも、考え得る堅固に結合される手順である。

ベースプレートおよび／またはカバープレートは、たとえば鋼プレートまたはアルミニウムプレートなどである。たとえば、ベースプレートおよび／またはカバープレートは本質的に平坦になるように設計される。たとえば、ベースプレートおよび／またはカバープレートは１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍの厚さを有する。たとえば、ベースプレートの厚さは本質的に３ｍｍである。原則として、さらなるプレートも提供され得る。

減衰層は、特に吸音特性を提供する。たとえば、減衰層は非金属減衰層である。たとえば、減衰層はプラスチック層からなる。たとえば、減衰層はフィルムとして設計される。たとえば、減衰層はシリコーン含有材料からなる。しかし、十分な減衰機能を有するその他の材料すべてが基本的に考えられる。さらなる減衰層を提供することも考えられる。ベースプレートと、カバープレートと、それらの間に配置された減衰層とは、特に多層構造またはサンドイッチ構造を形成する。

加えて、補強要素はプレート、特に鋼プレートまたはアルミニウムプレートとして設計され得る。たとえば、補強要素は本質的に、ベースプレートおよび／またはカバープレート上の接続区域において角度を付けており、特に直角である。たとえば、接続要素はＴ継手または傾斜継手によって接続区域に取り付けられる。

好ましくは、ベースプレートは接続区域および任意には端縁区域の少なくとも一部において、本質的に排他的にカバープレート側に存在し、カバープレートおよび減衰層を有さない。このことは、別様では好ましくはベースプレートが１つのカバープレートまたは好ましくはいくつかのカバープレートと、対応する減衰層とで広く覆われていることを意味する。好ましくは、ベースプレートはカバープレートから離れた方に面する側において、減衰層またはカバープレートを有さない。

カバープレートおよび減衰層を有さない接続区域の部分は、特に補強要素の厚さに依存して選択され得る。たとえば、カバープレートおよび減衰層を有さない区域の幅は１０〜２０ｍｍ、たとえば約１６ｍｍなどである。

少なくとも１つのベースプレートと、少なくとも１つのカバープレートと、少なくとも１つの減衰層と、少なくとも１つの補強要素とが提供されるため、この構成要素はいくつかのベースプレート、カバープレート、減衰層、および／または補強要素（たとえば２、３、４、またはそれ以上など）を含むこともできる。このことに関して、ベースプレート、カバープレート、減衰層、または補強要素とは少なくとも１つのベースプレート、少なくとも１つのカバープレート、少なくとも１つの減衰層、または少なくとも１つの補強要素であるものと理解されるべきである。いくつかのベースプレート、カバープレート、減衰層、および／または補強要素が提供されるとき、上述または以下の記載は少なくとも１つのベースプレート、１つのカバープレート、１つの減衰層、または１つの補強要素に当てはまり、好ましくは存在するすべてのベースプレート、カバープレート、減衰層、および補強要素に当てはまる。

これらの態様の好ましい実施形態によれば、補強要素はストリップ形状であり、特にホランド・プロファイルである。たとえば、補強要素は本質的に矩形のプロファイルとして設計される。ビード形状とも名付けられているホランド・プロファイルは、本質的に１つの側部に腹起こしを有するプロファイルであり、特に丸くされたＬ形状のプロファイルであり、特にＤＩＮ ＥＮ １００６７に従う。たとえばその他のプロファイル形も用いられ得る。

第１の態様の好ましい実施形態によれば、補強要素は特に溶接によって、ベースプレートおよびカバープレートに堅固に結合される。

第２の態様の好ましい実施形態によれば、補強要素は特に溶接によって、ベースプレートおよびカバープレートに堅固に結合されている。

接続は、たとえば圧力および／または熱などを用いて達成される。たとえば、接続は溶接添加剤を伴うか、または伴わずに達成される。たとえばＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、レーザー溶接、レーザーハイブリッド溶接、または自生溶接が用いられる。たとえばその他の溶接法も用いられ得る。接着またははんだ付けの方法も用いられ得る。たとえば、堅固に結合された接続は自動または手動で達成される。

上に説明したとおり、補強要素は特にＴ継手によって接続区域において接続され得る。この場合には、好ましくは隅肉溶接が用いられる。

以下のパラメータは、溶接プロセスの際に特に有利であることが判明している。溶接は、好ましくはソリッドワイヤ電極を用いて行われる。ソリッドワイヤは、溶接部の非常に良好な外観および平坦な溶接部移行および少ない飛沫をもたらすことが実証されている。したがって、供給された材料は間隙を埋める機能を行い得る。たとえば鋼でできたソリッドワイヤ電極が用いられ、たとえばそのワイヤは重量％で０．１のＣ、１．０のＳｉ、および１．７のＭｎの合金成分を有する（たとえばＢｏｅｈｌｅｒ ＥＭＫ８など）。別の例によれば、ワイヤは重量％で０．０８のＣ、１．０５のＳｉ、および１．６５のＭｎの合金成分を有する（たとえばＵｎｉｏｎ Ｋ５６など）。たとえば、０．８〜１．２ｍｍのワイヤ直径が用いられる。溶接は、好ましくはＡｒ−ＣＯ_２雰囲気で（たとえば約８２％のＡｒおよび約１８％のＣＯ_２などによって）行われる。有利なワイヤ送り速度は５〜１５ｍ／ｍｉｎ、たとえば８ｍ／ｍｉｎまたは１３ｍ／ｍｉｎなどである。たとえばその他の溶接添加剤、特にワイヤ形のものも用いられ得る。

第１の態様の好ましい実施形態によれば、補強要素はベースプレートに面する側に片側または両側の面取り端縁を有する。代替的には、補強要素はベースプレートに面する側が、平面状であってもよく、言い換えると面取りされていなくてもよい。

したがって、第２の態様の好ましい実施形態によれば、この方法はさらに、
− 補強要素をベースプレートおよびカバープレートに接続する前に、ベースプレートに面する補強要素の側において補強要素の片側または好ましくは両側を面取りするステップ、
を含む。

ベースプレートに面する補強要素の側は、たとえば（たとえばＴ継手において）ベースプレートと接触している。ベースプレートに面する側は、たとえば一方または両方が面取りされた２つの端縁を有する前面である。補強要素は、特に補強要素の表面に対して２０°から５０°、好ましくは３０°から４０°の角度で面取りされる。

第２の態様の好ましい実施形態によれば、この方法はさらに、
− 特にベースプレートの上にカバープレートを配置する前に、補強要素をベースプレートの所定の場所に固定するステップ、
を含む。

特に補強要素とベースプレートおよびカバープレートとの実際の接続の上流で、補強要素をベースプレートに固定することによって、プロセスの信頼性をさらに増加させることができ、かつ個々の構成要素の互いに対する特に正確な整列が達成できる。たとえば、分離されたスポット溶接（ＭＩＧ、ＭＡＧ、または自生）によって固定を達成できる。

第１の態様の好ましい実施形態によれば、減衰層はベースプレートおよびカバープレートに堅固に接続され、特に接着される。

したがって、第２の態様の好ましい実施形態によれば、カバープレートは減衰層によってベースプレートに堅固に接続されている。

堅固に結合された接続、特に接着によって、平坦かつ安定な接続を単純な方法で達成することが可能になる。減衰層へのカバープレートおよび／またはベースプレートの接続は、好ましくは補強要素の（一時的な）固定の後に行われる。減衰層は、好ましくは自己接着性の層として設計される。次いで、好ましくはカバープレートおよびベースプレートへの補強要素の最終接続が行われる。

これに関して、第２の態様の好ましい実施形態によれば、この方法が次のステップをさらに含むことが特に有利である。
− 減衰層をすでに有する少なくとも１つのカバープレートを提供するステップ。

カバープレートが減衰層をすでに有するとき、単一の作業ステップにおいてカバープレートを減衰層とともにベースプレート上に配置して、たとえば自己接着性の減衰層によってそこに接着することができる。カバープレートは減衰層とともにパッチまたは複合体を形成し、この複合体において適用され得る。各々がすでに減衰層を伴う個々のカバープレートが、パッチワークの方式でベースプレート上に配置されて、そこに接続され得る。代替的には、減衰層がすでに適用されたただ１つのカバープレートがベースプレートに適用されてそこに接続されてもよく、ここでカバープレートの寸法はベースプレートの寸法に本質的に対応する。

これらの態様の好ましい実施形態によれば、減衰層は特に２００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満の厚さを有するフィルムとして形成される。減衰層をフィルムとして設計することは、特に重量を増やさない方法で音響減衰を達成できることを意味する。これに加えて、フィルムとして設計された減衰層を有利にカバープレート上に提供できるため、これらをカバープレートとともに適用できる。フィルムの厚さは好ましくは２０〜１００μｍの範囲、好ましくは４０〜６０μｍ、たとえば約５０μｍなどである。

これらの態様の好ましい実施形態によれば、この構成要素はいくつかのベースプレート、いくつかのカバープレート、および／またはいくつかの補強要素を有する。たとえば少なくとも２つのベースプレート、カバープレート、および／または補強要素が提供される。特に、いくつかのカバープレートおよび／または補強要素がベースプレートに接続され得る。すでに述べたとおり、複数のカバープレート（特に、それらにすでに接続された減衰層を含むもの）がパッチワークの形でベースプレート上に配置され得る。特に、補強要素がベースプレート上の区域を囲んでもよく、次いでその区域の中に減衰層を有するカバープレートが配置されてもよい。

補強要素は、好ましくはいくつかの（たとえば２つの）ベースプレートにまたがって、いくつかのベースプレートが設けられたところの剛性および強度を増加させてもよい。

第１の態様の好ましい実施形態によれば、この構成要素は、各々の上に少なくとも１つのカバープレートが配置された少なくとも２つのベースプレートを含み、上に配置されたカバープレートを有する隣接するベースプレートは、突合わせ継手において互いに接続されている。

したがって、第２の態様の好ましい実施形態によれば、各々の上に少なくとも１つのカバープレートが配置されたいくつかのベースプレートが提供され、この方法はさらに、
− 上に配置されたカバープレートを有する隣接するベースプレートを、突合わせ継手において互いに接続するステップ、
を含む。

たとえば、少なくとも２つのベースプレートが提供される。たとえば、ベースプレートは突合わせ継手において、溶接、特にＩ溶接部またはＶ溶接部によって堅固に接続され得る。隣接するベースプレートが互いに接続されており、かつ隣接するカバープレートも互いに接続されていることの結果として、構成要素の剛性および強度のさらなる改善を達成できる。

プレートが信頼性の高い方法で接続に含まれるようにするために、提供される減衰層および／または接着剤を、接続させる区域において最初に分解させることが有利であることが判明している。このことを行うために、接続されるべきカバープレートの端縁を最初に（たとえば自己火炎を用いて）約９００〜１０００℃に加熱して、熱分解を促す。その後の溶接によってもたらされる欠陥が少なくなることが実証されている。接続は、好ましくはたとえば金属粉末充填ワイヤなどのワイヤ電極によって行われる。たとえば、ワイヤは重量％で０．０３のＣ、１．３５のＭｎ、および０．０６のＳｉの合金成分を有する（たとえばＲｏｂｏｆｉｌ Ｍ７１など）。別の例によると、ワイヤは重量％で０．０８のＣ、１．０５のＳｉ、および１．６５のＭｎの合金成分を有する（たとえばＵｎｉｏｎ Ｋ５６など）。たとえば１．２〜１．６ｍｍのワイヤ直径が用いられる。良好な溶接部の外観および平坦な溶接部移行が達成され得ることが実証されている。

これらの態様の好ましい実施形態によれば、この構成要素は補強要素として少なくとも１つの長手方向の補強要素と、横方向の補強要素とを有する。たとえば、長手方向の補強要素と横方向の補強要素とは互いに本質的に横方向に、特に直角に走る。好ましくはいくつかの長手方向の補強要素と、いくつかの横方向の補強要素とが提供される。

第１の態様の好ましい実施形態によれば、一方の補強要素と、他方のカバープレートおよび減衰層とは、接続区域において互いから予め定められた距離を置いている。

したがって、第２の態様の好ましい実施形態によれば、カバープレートと、減衰層と、補強要素とは、接続区域において一方側の補強要素と、他方側のカバープレートおよび減衰層との間に予め定められた距離が維持されるように、互いに対して配置される。補強要素は、たとえば導入された溶接添加剤（たとえばソリッドワイヤ電極など）による溶接によって、ベースプレートおよびカバープレートに接続され得る。

予め定められた距離を維持することによって、構成要素の特性を改善できることが実証されている。したがって、補強要素は最初にカバープレートおよび減衰層と接触していない。この距離は、特に好ましくは強化要素（独：Verstaerkungselements，英：reinforcing element）の厚さに依存して決定され得る。

これらの態様の好ましい実施形態によれば、この構成要素は船の支持構造構成要素であり、特に船の外殻、船の壁、船の隔壁、船の通気ダクト、および／または船のデッキの構成要素である。特にこの区域においては、剛性および動作安定性と同時に高レベルの遮音性の点での要求が高い。

第２の態様の好ましい実施形態によれば、この方法はさらに、
− 特にカバープレート側において補強要素をベースプレートおよびカバープレートに接続する前に、カバープレートをベースプレートの所定の場所に固定するステップ、
を含む。

補強要素をベースプレートに接続する前にカバープレートを部分的に固定することによって、特に個々の構成要素の正確な配置が達成され得る。そうでなければ、熱歪みによってたとえば補強要素に対するカバープレートの距離が特に影響され得ることが実証されている。スポットでの固定は、たとえば特に溶接、特に融接による堅固な結合によっても実現され得る。

第２の態様の好ましい実施形態によれば、この方法はさらに、
− ベースプレートに接続する前にカバープレートおよび減衰層に窪みを導入するステップと、
− 窪みが導入された領域において、カバープレートをベースプレートに連結する、特に溶接するステップと、
を含む。

窪みは、たとえば穴として設計される。カバープレートおよび減衰層に窪みを導入することによって、（記載される減衰層を介した接続に加えて）カバープレートおよびベースプレートの直接の連結（特に溶接、たとえばＭＩＧ点溶接など）が可能になることが実証されている。このことは、たとえば熱歪みの結果としてのベースプレートおよびカバープレートの剥離の危険性を低減させる。この連結は、好ましくはカバープレートおよびベースプレートが減衰層を介してすでに接続されている（特に接着されている）状態で行われる。

したがって、この構成要素は好ましくはカバープレートおよび減衰層に窪みを有し、カバープレートは窪みの領域においてベースプレートと連結されている。窪みは、たとえば溶接添加剤によって閉じられ得る。

第１の態様による構成要素は、有利には特に建設機械、農業機械、変圧器、または車両に使用され得る。

第３の態様によれば、第１の態様による構成要素は造船、特に船の支持構造、船の外殻、船の壁、船の隔壁、船の通気ダクト、および／または船のデッキに特に有利に用いられ、それはこの技術分野において、剛性および動作信頼性と同時に高い音響減衰の点での要求が高いからである。

これに対応して製造される構成要素は、第２の態様の好ましい実施形態による方法ステップの上記および下記の記載にも開示されている。第１の態様の好ましい実施形態による構成要素の開示にも、それらの製造に対するそれぞれの方法ステップが開示されるだろう。

図面と関連する例示的実施形態を用いて、以下に本発明をより詳細に説明する。

本発明による構成要素の例示的実施形態を製造するための本発明による方法の例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。 本発明による構成要素の例示的実施形態を製造するための本発明による方法の例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。 本発明による構成要素の例示的実施形態を製造するための本発明による方法の例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。 本発明による構成要素の例示的実施形態を製造するための本発明による方法の例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。 本発明による構成要素の例示的実施形態を製造するための本発明による方法の例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。 図１ｅの例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。 図１ｅの例示的実施形態の拡大概略側面図である。 溶接前の接続区域の概略側面図である。 本発明による構成要素の例示的実施形態の溶接区域の拡大図である。 本発明による構成要素の例示的実施形態の溶接区域の拡大図である。

図１ａ〜図１ｅは、本発明による構成要素１の例示的実施形態（図１ｅを参照）を製造するための本発明による方法の例示的実施形態を概略的に表す斜視図である。表示の順序は、単に明瞭さの理由によるものである。これは、この方法の実施が好ましくは異なる順序の方法ステップにも従い得ることを意味する。

最初に図１ａは、２つのベースプレート２を示す。これらのベースプレートは、たとえば鋼でできており、約３ｍｍの厚さを有する。図１ｂは、各ベースプレート２の上に、いくつかのカバープレート４をいかに配置できるかを示す。カバープレート４の下側には、自己接着性の減衰層１０が設けられる。図１ｃおよび図１ｄは、ベースプレート２上にカバープレート４がパッチワークの方式で配置されて、前記ベースプレートに接着される様子を示す。長手方向の補強要素６および横方向の補強要素８として設計された補強要素６、８も示される。図１ｅはすべての補強要素、言い換えるとこの場合には６つの長手方向の補強要素６と、２つの横方向の補強要素８とが対応する位置に配置されて、構成要素１を形成するところを示す。図２は図１ｅの例示的実施形態の概略平面図を示し、図３は図１ｅの例示的実施形態の拡大概略側面図を示す。

しかし、構成要素１の製造は、好ましくは示される順序で行われない。このことを、特にさらなる図面を参照してここに説明する。

図３は接続区域１２を示し、この接続区域１２の少なくとも一部において、ベースプレート２はカバープレート側にカバープレート４および減衰層１０を有さない（図４を参照）。

図４は、溶接前のこの接続区域１２のさらに拡大した概略側面図を示す。接続区域１２のカバープレート側において、補強要素６はベースプレート２およびカバープレート４の両方に接続され得る。これを行うために、補強要素６、８は両方とも、ベースプレート２に面する側が約３０°から４０°の角度で面取りされる。図４は、結果として生じる面取り端縁１４を示す。補強要素６、８はベースプレート２上に配置され、好ましくは溶接点によってそこに（一時的に）固定される。

次いで、長手方向および横方向の補強要素６、８の間の区域の各々に、自己接着性のカバープレート４が設けられる。接着されたパッチ（フィルムとして設計されたカバープレート４および減衰層１０からなり、フィルムの厚さはたとえば約５０μｍである）と、周囲の長手方向および横方向の補強要素６、８との間に、予め定められた距離が維持される。この距離は、補強要素の厚さによって変動してもよい。図４にみられるとおり、ベースプレート２も接続区域１２の一部においてカバープレート４および減衰層１０を有さない。これらを有さない区域は、この場合には約１６ｍｍの幅１６を有する。

次いで、融接技術を用いて、ベースプレート２上の正確に定められた距離にて選択的にカバープレート４を減衰層１０とともに熱歪みに対抗して固定する。次いで、補強要素６、８を隅肉溶接部１８で囲まれたベースプレート２およびカバープレート４の両方に対するＴ継手において溶接する。

この目的のために、図５ａは、図４ですでに示された接続区域１４の溶接後の拡大図を示す。補強要素６、８をベースプレート２およびカバープレート４の両方に接続する隅肉溶接部１８がみられる。隅肉溶接部１８を作製するために、ワイヤ電極、特にソリッドワイヤ電極が用いられる。一実施形態においては、１．０ｍｍのワイヤ太さおよび約２４０Ａにおける１３ｍ／ｍｉｎのワイヤ送り速度を有するＢｏｅｈｌｅｒ ＥＭＫ８タイプのワイヤ電極が用いられる。代替的実施形態においては、１．２ｍｍのワイヤ太さおよびパルス動作における８ｍ／ｍｉｎのワイヤ送り速度を有するＵｎｉｏｎ Ｋ５６タイプのワイヤ電極が用いられる。どちらの場合にも、Ａｒが８２％およびＣＯ_２が１８％の雰囲気において溶接が行われた。ワイヤの使用によって、非常に良好な溶接部の外観と、平坦な溶接部移行と、製造中の低レベルの飛沫がもたらされる。アンダーカットも剥離も起こらなかったことが特に注目されるべきである。

カバープレート４および減衰層１０の複合体が、熱歪みの結果としてベースプレート２から上昇しないようにするために、ＭＩＧ点溶接によってカバープレート４の表面におけるベースプレート２への点ごとの接続が提供される。この目的のために、ベースプレート２への接着の前に、カバープレート４および減衰層１０の複合体には１つまたはそれ以上の穴（図示せず）が設けられており、接着されるときには、ベースプレート２の表面と同一平面にて溶接される。

たとえば船の大きいセグメントに対するものなどの大きい構成要素を製造する際には、ベースプレート２と、カバープレート４と、減衰層１０とでできた個々のサンドイッチ要素または複合体が、突合わせ継手によって接続される。図３の左手側の区域１３に、対応する隣接プレート２、４が示されている。以下の方法は、プレート２、４の誤りのない被覆を確実にすることが判明している。カバープレート４の端縁は、自己火炎を用いて継手領域において約９００〜１０００℃に短時間加熱される。この局所的加熱によって接着層の熱分解がもたらされることによって、その後の溶接プロセスにおいて生じ得る欠陥が低減される。この場合、溶接に対するベースプレート２の距離は約１ｍｍであり、カバープレート４の距離は約３ｍｍである。ワイヤ電極、特に金属粉末充填ワイヤ（たとえばＲｏｂｏｆｉｌ Ｍ７１タイプまたはＵｎｉｏｎ Ｋ５６タイプなど）を用いることが、突合わせ継手を溶接するために有効であることが判明している。

図５ｂは、突合わせ継手およびＩ溶接部２０を用いて行われた溶接を示す。一実施形態においては、１．２ｍｍのワイヤ太さおよび６ｍ／ｍｉｎのワイヤ送り速度を有するＵｎｉｏｎ Ｋ５６タイプのワイヤ電極が用いられた。Ａｒが８２％およびＣＯ_２が１８％の雰囲気において溶接が行われた。上述のワイヤは、良好な溶接部の外観および平坦な溶接部移行をもたらす。記載される連結プロセスは、手動および自動溶接の両方によって行われ得る。レーザーハイブリッドプロセスの使用が特に考えられる。

上述の溶接された構成要素は、周期的な変動荷重試験を受けた。２０ｋＮの上側荷重および２ｋＮの下側荷重が用いられた。たとえば０．２２７ｍｍの出発距離荷重範囲において、２．０×１０^６荷重変化後の０．２２７ｍｍの距離荷重範囲によって、わずか０．０５１ｍｍの距離変化を達成できることが実証された。さらなるサンプルによって、たとえば０．２１８ｍｍの出発距離荷重範囲から、２．０×１０^６荷重変化後の０．２２１ｍｍの距離荷重範囲によって、わずか０．０１３ｍｍの距離変化を達成できた。したがってこれらの構成要素は、低重量によって必要な動作信頼性および剛性の要求を満たすことができた。

ここには示されていないが代替的に、１つまたは複数のベースプレートおよび１つまたは複数のカバープレートは本質的に同じ寸法を有し、減衰層によって互いに接続または接着され、特に必要なときにはそれらは溶接点によって局所的に固定され得る。上述の方法（パッチワーク）とは対照的に、予め定められた接続区域は、熱処理および／または機械加工によってカバープレートおよびそこに接続された減衰層の区域を局所的に除去することによって、補強要素への接続のためにベースプレートまでの被覆が取られる。除去は、たとえばプラズマガウジングまたはミリングによって行われ得る。この後、上述のとおりに非被覆区域において補強要素による接続が行われ得る。

Claims (22)

1. 特に請求項１３〜２２の何れか一項に従って製造された構成要素であって、
   − 少なくとも１つのベースプレート（２）と、
   − 前記ベースプレートの上に配置された少なくとも１つのカバープレート（４）と、
   − 前記ベースプレート（２）および前記カバープレートの間に配置された少なくとも１つの減衰層（１０）と、
   − 少なくとも１つの補強要素（６、８）と、
   を含み、
   前記ベースプレート（２）は、接続区域（１２）の少なくとも一部の前記カバープレート側において、前記カバープレート（４）および前記減衰層（１０）を有さず、
   前記補強要素（６、８）は、前記カバープレート側の前記接続区域（１２）において前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）に接続される、
   構成要素。
2. 前記補強要素（６、８）はストリップ形状であり、特にホランド・プロファイルとして設計される、請求項１に記載の構成要素。
3. 前記補強要素（６、８）は、特に溶接によって、前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）に堅固に結合される方式で接続される、請求項１または２に記載の構成要素。
4. 前記補強要素（６、８）は前記ベースプレート（２）に面する側に片側または両側の面取り部（１４）を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の構成要素。
5. 前記減衰層（１０）は、堅固に結合される方式で前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）に接続され、特に接着される、請求項１〜４の何れか一項に記載の構成要素。
6. 前記減衰層（１０）は、特に２００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満の厚さを有するフィルムとして設計される、請求項１〜５の何れか一項に記載の構成要素。
7. 前記構成要素（１）は、いくつかのベースプレート（２）、いくつかのカバープレート（４）、および／またはいくつかの補強要素（６、８）を有する、請求項１〜６の何れか一項に記載の構成要素。
8. 前記構成要素（１）は、各々の上に少なくとも１つのカバープレート（４）が配置された少なくとも２つのベースプレート（２）を含み、上に配置された前記カバープレート（４）を有する隣接するベースプレート（２）は、突合わせ継手において接続される、請求項１〜７の何れか一項に記載の構成要素。
9. 前記構成要素は、補強要素として少なくとも１つの長手方向の補強要素と、横方向の補強要素とを有する、請求項１〜８の何れか一項に記載の構成要素。
10. 一方側の前記補強要素（６、８）と、他方側の前記カバープレート（４）および前記減衰層（１０）とは、前記接続区域（１２）において互いから予め定められた距離を置いている、請求項１〜９の何れか一項に記載の構成要素。
11. 前記構成要素（１）は船の支持構造構成要素であり、特に船の外殻、船の壁、船の隔壁、船の通気ダクト、および／または船のデッキの構成要素である、請求項１〜１０の何れか一項に記載の構成要素。
12. 造船、特に船の支持構造、船の外殻、船の壁、船の隔壁、船の通気ダクト、および／または船のデッキに対する、請求項１〜１１の何れか一項に記載の構成要素（１）の使用。
13. 特に請求項１〜１１の何れか一項に記載の構成要素を製造するための方法であって、前記方法は、
    − 少なくとも１つのベースプレート（２）を提供するステップと、
    − 少なくとも１つの補強要素（６、８）を提供するステップと、
    − 前記ベースプレート（２）の上に少なくとも１つのカバープレート（４）を配置するステップであって、前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）の間に減衰層（１０）が提供される、ステップと、
    − 前記ベースプレート（２）の接続区域（１２）の前記カバープレート側において、前記補強要素（６、８）を前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）に接続するステップであって、前記接続区域（１２）は少なくとも一部において前記カバープレート（４）および前記減衰層（１０）を有さない、ステップと、
    を含む方法。
14. 前記補強要素（６、８）は、特に溶接によって、前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）に堅固に結合される方法で接続される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記方法はさらに、
    前記補強要素（６、８）の前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）への接続の前に、前記ベースプレート（２）に面する前記補強要素（６、８）の側において前記補強要素（６、８）の片側または好ましくは両側を面取りするステップ、
    を含む、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記方法はさらに、
    特に前記ベースプレート（２）の上に前記カバープレート（４）を配置する前に、前記補強要素（６、８）を前記ベースプレート（２）の所定の場所に固定するステップ、
    を含む、請求項１３〜１５の何れか一項に記載の方法。
17. 前記方法はさらに、
    すでに減衰層（１０）が設けられた少なくとも１つのカバープレート（４）を提供するステップ、
    を含む、請求項１３〜１６の何れか一項に記載の方法。
18. 前記カバープレート（４）は、前記減衰層（１０）によって堅固に結合される方法で前記ベースプレート（２）に接続される、請求項１３〜１７の何れか一項に記載の方法。
19. 前記カバープレート（２）と、前記減衰層（１０）と、前記補強要素（６、８）とは、前記接続区域（１２）において一方側の前記補強要素（６、８）と、他方側の前記カバープレート（４）および前記減衰層（１０）との間に予め定められた距離が維持されるように、互いに対して配置される、請求項１３〜１８の何れか一項に記載の方法。
20. 前記方法はさらに、
    特に前記カバープレート側において前記補強要素（６、８）を前記ベースプレート（２）および前記カバープレート（４）に接続する前に、前記カバープレート（４）を前記ベースプレート（２）の所定の場所に固定するステップ、
    を含む、請求項１３〜１９の何れか一項に記載の方法。
21. 前記方法はさらに、
    − 前記ベースプレート（２）に接続する前に前記カバープレート（４）および前記減衰層（１０）に窪みを導入するステップと、
    − 前記窪みが導入された領域において、前記カバープレート（４）を前記ベースプレート（２）に連結する、特に溶接するステップと、
    を含む請求項１３〜２０の何れか一項に記載の方法。
22. いくつかのベースプレート（２）の各々の上に配置された少なくとも１つのカバープレート（４）が設けられ、前記方法はさらに、
    上に配置された前記カバープレート（４）を有する隣接するベースプレート（２）を、突合わせ継手において互いに接続するステップ、
    を含む、請求項１３〜２１の何れか一項に記載の方法。