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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Schiffsrumpfes
sowie der Einbauten in dem Schiffsrumpf gegen Einflüsse von
Schockwellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bevorzugte
Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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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.
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Das
im Wesentlichen flächige
Element kann zum unmittelbaren Aufbau der Außenhaut des Schiffsrumpfes
oder eines Teils derselben verwendet werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungen
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht auf ein Einrumpf-Schiff mit schematisch im Querschnitt
dargestellter zusätzlicher
Außenhaut
zur Schockdämpfung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Vorderansicht auf ein SWATH-Schiff mit schematisch im Querschnitt
dargestellter zusätzlicher
Außenhaut
zur Schockdämpfung
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung; und
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3 eine
ausschnittsweise vergrößerte Querschnittsansicht
eines Auftriebskörpers
und der zugehörigen
Stütze
als Teil des in 2 gezeigten SWATH-Schiffes.
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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.
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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.
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Im Übrigen bewirkt
die zusätzliche
Außenhaut 6 neben
der Reduzierung der Schockbelastung auch eine Verringerung der akustischen
Abstrahlung des Rumpfes 4.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.