DE202009011263U1

DE202009011263U1 - Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes gegen Einflüsse von Schockwellen

Info

Publication number: DE202009011263U1
Application number: DE200920011263
Authority: DE
Original assignee: Abeking & Rasmussen Schiffs und Yachtwerft AG; Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft AG
Current assignee: Abeking & Rasmussen Schiffs und Yachtwerft AG; Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft AG
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2019-08-21

Abstract

Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes (4; 30) gegen Einflüsse von Schockwellen, gekennzeichnet durch mindestens ein zumindest teilweise an der Außenseite eines Schiffsrumpfes (4; 30) vorzusehendes, im Wesentlichen flächiges Element, das nachgiebig ausgebildet ist und dabei über eine solche Verformbarkeit verfügt, dass es in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten, bevor die Schockwelle den Schiffsrumpf (4; 30) erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes sowie der Einbauten in dem Schiffsrumpf gegen Einflüsse von Schockwellen.
Die Struktur der Rümpfe von Schiffen, die Schockbelastungen beispielsweise durch detonierende Minen ausgesetzt sein können, wird so dimensioniert, dass sie lokal und global diesen Belastungen standhalten kann.
Ist der Schiffsrumpf aus Stahl gebaut, besteht die Stahlstruktur aus einem außen liegenden Plattenfeld, welches die Außenhaut bildet, und an der Innenseite angeordneten Aussteifungen aus anderen Stahlteilen. Jene Aussteifungen bilden gewöhnlich Spanten, Rahmen, Träger, Decks und/oder Schotte, wobei zwischen einzelnen Spanten und Rahmen Plattenfelder vorhanden sind. Zur Dimensionierung der Gesamtstruktur gegen Schockbelastungen werden herkömmlich unterschiedliche Maßnahmen ergriffen: (1.) Es wird ein geeignetes Material verwendet, das hohe Dehnungen der einzelnen Plattenfelder zulässt, wie es beispielsweise bei Stahl der Güte 1.3964.9 der Fall ist; (2.) die Größe der Plattenfelder wird kleiner gewählt, als es ohne Schockbelastung erforderlich ist; und (3.) die Aussteifungen werden stärker dimensioniert, als es ohne Schockbelastung erforderlich ist.
Bei einem aus Holz gebauten Schiff besteht die Holzstruktur aus einer außen liegenden Holzwand, die in der Regel durch mehrere übereinander liegende und verklebte einzelne Lagen von Holzleisten oder Holzplatten gebildet wird, sowie an der Innenseite angeordneten Aussteifungen aus anderen Holzteilen. Wie bei der zuvor beschriebenen Stahlstruktur bilden auch hier die Aussteifungen Spanten, Rahmen, Träger, Decks und/oder Schotte.
Schiffsrümpfe aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) bestehen herkömmlich aus einer weitgehend freitragenden Außenhaut, die aus mehreren Lagen von Glas- und/oder Kohlefasern mit Kunstharz zusammengeklebt ist, zwischen denen eventuell noch spezifisch leichtere Materialien eingebracht sind, um ohne Erhöhung des Gewichtes größere Wandstärken zu erzielen.
In all diesen Konstruktionen dient die beschriebene Struktur dazu, die Druckspitzen aus der Schockwelle direkt aufzunehmen und diese mit nur sehr geringer Dämpfung in das übrige Schiff weiterzulassen. Hierzu sind die Strukturen sehr steif ausgeführt, wobei lediglich die Plattenfelder der Außenhaut des Schiffsrumpfes zwischen den Aussteifungen einer Stahlstruktur gegebenenfalls darauf ausgelegt sind, elastische oder plastische Verformungen zuzulassen, um auf diese Weise einen Teil der Schockwelle zu absorbieren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche dafür sorgt, dass der Einfluss von Schockbelastungen auf den Schiffsrumpf reduziert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes gegen Einflüsse von Schockwellen, gekennzeichnet durch ein zumindest teilweise an der Außenseite eines Schiffsrumpfes vorzusehendes, im Wesentlichen flächiges Element, das nachgiebig ausgebildet ist und dabei über eine solche Verformbarkeit verfügt, dass das im Wesentlichen flächige Element in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten, bzw. zeitlich zu verzögern, bevor die Schockwelle den Schiffsrumpf erreicht.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung wird ein großer Teil der Energie, die durch die Schockwelle aufgebracht wird, bereits im Bereich der Außenhaut absorbiert oder zumindest zeitlich verzögert. Dies hat zur Folge, dass die Struktur des Rumpfes innerhalb der Außenhaut nur noch einem Bruchteil der Druckspitze der Schockwelle ausgesetzt ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass an der Außenseite des Schiffsrumpfes ein im Wesentlichen flächiges und nachgiebig ausgebildetes Element angeordnet wird, das somit einen Teil der Außenhaut des Schiffsrumpfes bildet.
Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
So ist bevorzugt das im Wesentlichen flächige Element elastisch verformbar. Alternativ oder zusätzlich kann das im Wesentlichen flächige Element auch über eine plastische Verformbarkeit verfügen. In beiden Fällen wird durch die Verformung des die Außenhaut oder eines Teils derselben bildenden im Wesentlichen flächigen Elementes ein großer Teil der Energie, die durch die Schockwelle übertragen wird, bereits an der Außenseite und somit im Bereich der Außenhaut absorbiert.
Das im Wesentlichen flächige Element kann zum unmittelbaren Aufbau der Außenhaut des Schiffsrumpfes oder eines Teils derselben verwendet werden.
Alternativ ist es aber auch möglich, das im Wesentlichen flächige Element zumindest teilweise auf eine bereits vorhandene Außenhaut eines Schiffsrumpfes aufzubringen und somit zur Bildung einer zusätzlichen Außenhaut vorzusehen, welche außerhalb der üblichen Struktur des Schiffes auf den Rumpf, insbesondere über dessen größeren Teil oder sogar über dessen gesamte Fläche, aufgebracht wird. Des weiteren bewirken die erfindungsgemäßen flächigen Elemente die Verhinderung des elastischen oder plastischen Beulens einer eventuell vorhandenen stählernen Außenhaut, wie oben beschrieben.
Vorzugsweise kann das im Wesentlichen flächige Element mindestens eine Lage aus verformbarem Material, insbesondere Vollmaterial, aufweisen. Als derartige Materialien eignen sich insbesondere Gummi, Kunststoff, Polyäthylen und/oder Polyurethan.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das im Wesentlichen flächige Element mindestens zwei übereinander liegende Abschnitte mit unterschiedlichen Verformungseigenschaften aufweist. Diese Ausführung bietet eine besonders gute Möglichkeit, das Schockdämpfungsmittel in Abhängigkeit von den zu erwartenden Schockbelastungen entsprechend anzupassen.
Schließlich sei noch angemerkt, dass das im Wesentlichen flächige Element bevorzugt an der Außenseite eines Schiffsrumpfes im Unterwasserbereich und somit an dessen sog. Unterwasserschiff vorzusehen ist, da sich die von detonierenden Minen erzeugten Schockwellen unter Wasser fortpflanzen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht auf ein Einrumpf-Schiff mit schematisch im Querschnitt dargestellter zusätzlicher Außenhaut zur Schockdämpfung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Vorderansicht auf ein SWATH-Schiff mit schematisch im Querschnitt dargestellter zusätzlicher Außenhaut zur Schockdämpfung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3 eine ausschnittsweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Auftriebskörpers und der zugehörigen Stütze als Teil des in 2 gezeigten SWATH-Schiffes.
In 1 ist beispielhaft ein Einrumpf-Schiff 2 gezeigt. Wie 1 ferner erkennen lässt, ist die Außenhaut 4a des Rumpfes 4 dieses Schiffes 2 mit einer zusätzlichen Außenhaut 6 belegt. Diese zusätzliche Außenhaut 6 ist über die gesamte Fläche des Rumpfes 4 aufgebracht, welche sich unterhalb der Wasserlinie W befindet und die benetzte Oberfläche bildet; dieser Teil des Rumpfes wird auch als sog. Unterwasserschiff bezeichnet.
Diese zusätzliche Außenhaut 6 besteht aus einer Schicht, die nachgiebig ausgebildet ist und dabei winklig oder quer zu ihrer Längserstreckung verformbar ist. Diese zusätzliche Außenhaut 6 sollte über eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit verfügen und ist so ausgelegt, dass sie Druckspitzen von Druckwellen, die beispielsweise durch detonierende Minen erzeugt werden, nur in deutlich verringertem Maße an die innere Struktur des Rumpfes 4 weiterleitet. Somit werden die Belastungen auf die innen liegende Struktur des Rumpfes 4 verringert und die Beschleunigungen für das gesamte Schiff 2 und somit für alle Bauteile des Schiffes 2 reduziert. Die Befestigung der zusätzlichen Außenhaut 6 an der originären Außenhaut 4a des Rumpfes 4 kann beispielsweise durch Verkleben, durch Verschrauben oder mit Hilfe von Bändseln erfolgen.
Im Übrigen bewirkt die zusätzliche Außenhaut 6 neben der Reduzierung der Schockbelastung auch eine Verringerung der akustischen Abstrahlung des Rumpfes 4.
In 2 ist die Applikation der zusätzlichen Außenhaut 6 an einem SWATH-Schiff 20 gezeigt, welches in Vorderansicht dargestellt ist, wobei ”SWATH” als Abkürzung für den englischen Begriff Small Waterplane Area Twin Hull steht. Ein solches Schiff 20 erhält seinen Auftrieb durch Auftriebskörper 22, 24, die im Allgemeinen eine längliche Form nach Art einer Zigarre besitzen und sich unterhalb der Wasseroberfläche W befinden. Diese beiden Auftriebskörper 22, 24erstrecken sich in Fahrtrichtung des Schiffes und enthalten in den Figuren nicht dargestellte Antriebseinrichtungen sowie bei Bedarf auch Ballasttanks. Auf der Oberseite der Auftriebskörper 22, 24 sind Stützen 26, 28 angeordnet, die sich in gleicher Weise wie die Auftriebskörper 22, 24 in Fahrtrichtung des Schiffes 20 parallel zueinander erstrecken und somit den gleichen Abstand voneinander bzw. von der Schiffsmittelachse wie die Auftriebskörper 22, 24 aufweisen. Die Stützen 26, 28 enden oberhalb der Wasserlinie bzw. Wasseroberfläche W an der Unterseite eines Rumpfkörpers 30, so dass dieser von den Stützen 26, 28 getragen wird.
Wie die 2 und 3 ferner erkennen lassen, ist die Außenhaut 32 der Auftriebskörper 22, 24 und der Stützen 26, 28 ähnlich wie bei dem Schiff von 1 mit einer zusätzlichen Außenhaut 6 bedeckt, und zwar über das gesamte Unterwasserschiff oder zumindest über einen großen Teil dessen. Zu weiteren Einzelheiten bezüglich der zusätzlichen Außenhaut 6 wird zunächst auf die zuvor im Zusammenhang mit 1 gegebene Beschreibung verwiesen.
In der vergrößerten Ansicht von 3 sind beispielhaft zwei unterschiedliche Ausführungen der zusätzlichen Außenhaut 6 gezeigt. An der gemäß 3 linken Seite der dort gezeigten Anordnung aus Auftriebskörper 22 und Stütze 26, welche gemeinsam einen Teil des in 2 gezeigten SWATH-Schiffes 20 darstellt, ist die zusätzliche Außenhaut als einlagige Außenhaut 61 ausgebildet, während an der rechten Seite dieser Anordnung die zusätzliche Außenhaut als zweilagige Außenhaut vorgesehen ist, welche eine direkt auf der originären Außenhaut 32 angeordnete erste Lage 61 und eine auf der ersten Lage 61 angeordnete zweite Lage 62 aufweist. Bei der zwei- oder mehrlagigen Ausführung der zusätzlichen Außenhaut 6 kann es von Vorteil sein, den einzelnen Lagen 61, 62 unterschiedliche Verformungseigenschaften zu verleihen, um das Absorptionsverhalten einer solchen zusätzlichen Außenhaut an die je nach Einsatz des Schiffes zu erwartenden Schockbelastungen anpassen zu können.
Wie 3 ferner erkennen lässt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die zusätzliche Außenhaut 6 aus einer Vielzahl von nebeneinander und in der mehrlagigen Ausführung auch übereinander liegenden plattenförmigen Elementen zusammengesetzt. Alternativ ist es aber auch denkbar, die zusätzliche Außenhaut 6 als über die gesamte Fläche im wesentlichen einstückige Beschichtung vorzusehen.
Als Material für die zusätzliche Außenhaut 6 kann jeder Werkstoff in Frage kommen, der über eine elastische und/oder plastische Verformbarkeit verfügt. Denkbar ist auch die Verwendung von Vollmaterial, welches beispielsweise aus Gummi und/oder Kunststoff besteht. Ferner ist es auch denkbar, die zusätzliche Außenhaut 6 als im Wesentlichen flächige Fachwerk- oder Wabenkonstruktion auszuführen. Entscheidend ist lediglich, der zusätzlichen Außenhaut 6 eine solche Verformbarkeit zu geben, dass sie in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten bzw. zeitlich zu verzögern, bevor die Schockwelle in den Schiffsrumpf eintritt und die dortigen Strukturen, wie beispielhaft in 3 anhand des Bezugszeichens ”36” dargestellt, erreicht.

Claims

Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes (4; 30) gegen Einflüsse von Schockwellen, gekennzeichnet durch mindestens ein zumindest teilweise an der Außenseite eines Schiffsrumpfes (4; 30) vorzusehendes, im Wesentlichen flächiges Element, das nachgiebig ausgebildet ist und dabei über eine solche Verformbarkeit verfügt, dass es in der Lage ist, zumindest teilweise die durch eine Schockwelle übertragene Energie zu vernichten, bevor die Schockwelle den Schiffsrumpf (4; 30) erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) elastisch verformbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) plastisch verformbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) zur Bildung der Außenhaut des Schiffsrumpfes vorgesehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) zumindest teilweise auf die vorhandene Außenhaut (4a; 32) eines Schiffsrumpfes (4; 30) aufbringbar und somit zur Bildung einer zusätzlichen Außenhaut vorgesehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) mindestens eine Lage (61) aus verformbarem Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) mindestens eine Lage (61) aus verformbarem Vollmaterial aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material Gummi und/oder Kunststoff und insbesondere Polyäthylen und/oder Polyurethan ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen flächige Element (6) mindestens zwei übereinander liegende Abschnitte (61, 62) mit unterschiedlichen Verformungseigenschaften aufweist.