WO2019211248A1

WO2019211248A1 - Pressure-tight lightweight structure

Info

Publication number: WO2019211248A1
Application number: PCT/EP2019/060967
Authority: WO
Inventors: Matthias Schlägel
Original assignee: Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2019-11-07
Also published as: DE102018206992A1

Abstract

The present invention relates to a pressure-tight lightweight structure, wherein: the pressure-tight lightweight structure has a core (10) made of a first material; the pressure-tight lightweight structure has a first cover material (20) arranged on the core (10); the pressure-tight lightweight structure has a second cover material (22) arranged on the core (10); the second cover material (22) is arranged opposite the first cover material (20); the first material is designed to absorb compressive forces acting on the first cover material (20); and the first cover material (20) is designed to absorb tensile forces.

Description

Druckfeste Leichtbaustruktur Flameproof lightweight construction

Die Erfindung betrifft eine druckfeste Leichtbaustruktur, wie diese insbesondere unter Wasserbereich eingesetzt werden kann. The invention relates to a pressure-resistant lightweight structure, as this can be used in particular under water.

Herkömmlicherweise wird beispielsweise ein Druckkörper aus einem homogenen Material, insbesondere Stahl oder in Ausnahmefällen Titan, gefertigt. Ebenso sind Bauteile aber auch Druckkörper aus faserverstärkten Kunststoffen bekannt. Conventionally, for example, a pressure body of a homogeneous material, in particular steel or titanium in exceptional cases, made. Likewise, components but also pressure body made of fiber-reinforced plastics are known.

Nachteil dieser Ausführungsform ist, dass gerade bei größeren Tauchtiefen die Wanddicke deutlich zunimmt und somit das Eigengewicht. Somit geht ein großer Teil des Auftriebs bereits für das Gewicht des Druckkörpers verloren. Disadvantage of this embodiment is that especially with larger depths, the wall thickness increases significantly and thus the weight. Thus, a large part of the buoyancy is already lost for the weight of the pressure hull.

Ein weiterer Nachteil ist, dass bei Verformung des Druckkörpers bei großer Tauchtiefe sich das Innenvolumen verringert und somit der Auftrieb verringert wird. Passiert dieses, so sinkt beispielsweise ein Wasserfahrzeug mit einem solchen Druckkörper mit zunehmender Geschwindigkeit. Another disadvantage is that upon deformation of the pressure hull at a large depth, the inner volume is reduced and thus the buoyancy is reduced. If this happens, for example, a watercraft with such a pressure body decreases with increasing speed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine druckfeste Leichtbaustruktur bereitzustellen, welche den Druckverhältnissen Unterwasser ebenso standhält, jedoch leichter gebaut ist. The object of the invention is to provide a pressure-resistant lightweight structure, which also withstands the pressure conditions underwater, but is lighter in construction.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine druckfeste Leichtbaustruktur mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, ein Unterwasserfahrzeug mit den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Trägerstruktur mit den in Anspruch 17 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. This object is achieved by a pressure-resistant lightweight construction structure with the features specified in claim 1, an underwater vehicle having the features specified in claim 14 and by a support structure with the features specified in claim 17. Advantageous developments emerge from the subclaims, the following description and the drawings.

Die erfindungsgemäße druckfeste Leichtbaustruktur weist einen Kern aus einem ersten Material auf. Die druckfeste Leichtbaustruktur weist ein auf dem Kern angeordnetes erstes Deckmaterial und ein auf dem Kern angeordnetes zweites Deckmaterial auf. Das zweite Deckmaterial ist dem ersten Deckmaterial gegenüberliegend angeordnet. Das erste Material weist Partikel auf, wobei die Partikel eine Verbindung zwischen dem ersten Deckmaterial und dem zweiten Deckmaterial bilden, wobei die Verbindung zur Übertragung einer senkrecht zur Oberfläche stehenden Kraft von dem ersten Deckmaterial auf das zweite Deckmaterial ausgebildet ist. Das erste Deckmaterial ist ein faserverstärker Kunststoff. The pressure-resistant lightweight structure according to the invention has a core of a first material. The pressure-resistant lightweight structure has a first cover material arranged on the core and a second cover material arranged on the core. The second cover material is arranged opposite the first cover material. The first material comprises particles, wherein the particles form a bond between the first cover material and the second cover material, wherein the connection to the Transmission of a force perpendicular to the surface of the first cover material is formed on the second cover material. The first cover material is a fiber amplifier plastic.

Im Sinne der Erfindung wird eine Verbindung, welche zur Übertragung einer senkrecht zur Oberfläche stehenden Kraft von dem ersten Deckmaterial auf das zweite Deckmaterial ausgebildet ist, als kraftschlüssige Verbindung verstanden. For the purposes of the invention, a connection which is designed to transmit a force perpendicular to the surface from the first covering material to the second covering material is understood to be a non-positive connection.

Die erfindungsgemäße druckfeste Leichtbaustruktur hat den großen Vorteil, dass der Kern insbesondere die Drucknormalspannung zum größten Teil aufnimmt. Hierzu sind die Partikel miteinander kraftschlüssig in Kontakt, sodass eine Drucknormalspannung durch die Partikel vom ersten Deckmaterial zum zweiten Deckmaterial geleitet und somit aufgenommen wird. Auftretende Biegespannung, insbesondere Zugspannungen, beziehungsweise Zugkräfte werden durch das erste Deckmaterial aufgenommen, da diese regelmäßig an der Oberfläche der Struktur auftreten. Das faserverstärkte Material ist insbesondere zur Aufnahme dieser Zugkräfte besonders geeignet. Durch diese Aufteilung kommt es quasi zu einer Arbeitsteilung zwischen den Bereichen, wodurch die Bereiche hinsichtlich ihrer Aufgabe einzeln optimiert und insgesamt dadurch leichter ausgeführt werden können. The pressure-resistant lightweight structure according to the invention has the great advantage that the core in particular absorbs the pressure normal voltage for the most part. For this purpose, the particles are in frictional contact with each other, so that a pressure normal voltage is passed through the particles from the first cover material to the second cover material and thus absorbed. Occurring bending stress, in particular tensile stresses or tensile forces are absorbed by the first cover material, since they occur regularly on the surface of the structure. The fiber-reinforced material is particularly suitable for absorbing these tensile forces. As a result of this division, there is a division of labor between the areas, as a result of which the areas can be individually optimized with respect to their task and as a result can be made lighter overall.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Partikel des ersten Materials miteinander verbunden. Besonders bevorzugt sind die Partikel kovalent miteinander verbunden. Beispielsweise sind die Partikel aus Glas, welche beispielsweise über Siloxanbrücken miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind die Partikel über eine Matrix miteinander verbunden, wobei die Matrix beispielsweise kovalent mit der Oberfläche der Partikel verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Matrix mittels van-der-Waals-Kräfte, mittels Wasserstoffbrückenbindungen oder Verschlaufungen miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann das erste Material ein syntaktischer Schaum sein. Unter einem syntaktischen Schaum wird ein Material verstanden welches eine Matrix und anorganische Partikel, welche in die Matrix eingebettet sind, aufweist. Sind die Partikel beispielsweise aus Glas, so kann eine kovalente Verbindung beispielsweise mit Tetraethylorthosilicat (TEOS), Dimethyldiethoxysilan, Methyltrimethoxysilan, anderen Silanen sowie Mischungen hieraus hergestellt werden. Isnbesodnere die Verwendung von Dimethyldiethoxysilan oder anderen Silanen mit zwei Alkylresten sorgt für ein gewisses Maß an Flexibilität bei der kovalenten Verbindung der Partikel. In a further embodiment of the invention, the particles of the first material are interconnected. Particularly preferably, the particles are covalently bonded together. For example, the particles are made of glass, which are connected to each other, for example via siloxane bridges. For example, the particles are connected to one another via a matrix, wherein the matrix is, for example, covalently bonded to the surface of the particles. Alternatively or additionally, the matrix can be connected to one another by means of van der Waals forces, by means of hydrogen bonds or entanglements. For example, the first material may be a syntactic foam. A syntactic foam is understood as meaning a material which has a matrix and inorganic particles which are embedded in the matrix. For example, if the particles are of glass, a covalent bond can be made, for example, with tetraethylorthosilicate (TEOS), dimethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, other silanes, and mixtures thereof. Isnbesodnere the use of dimethyldiethoxysilane or other silanes with two alkyl radicals provides a degree of flexibility in the covalent bonding of the particles.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Partikel wenigstens partiell in einer Matrix, insbesondere aus einem Metall oder einem Kunststoff, eingebettet. Eine partielle Einbettung kann insbesondere dadurch zustande kommen, dass bei der Herstellung zunächst eine Schüttung der Partikel hergestellt wird, welche anschließend gegebenenfalls aufgrund der dichten Packung vom Matrixmaterial oder einem das Matrixmaterial bildendem Material, beispielsweise Monomeren, nicht mehr vollständig umgeben werden kann. In solchen Fällen ergeben sich Leerräume innerhalb der Matrix zwischen den Partikeln. Besonders bevorzugt wird daher die Schüttung im Vakuum hergestellt oder nach der Schüttung der Partikel evakuiert, um Lufteinschlüsse in diesen Bereichen zu vermeiden. Eine Herstellung der Schüttung im Vakuum ist bevorzugt, da dann keine Strömungswiderstände eine Evakuierung zwischen den Partikeln verhindern können. Hierbei ist Vakuum so zu verstehen, dass ein verringerter Druck vorliegt, beispielsweise auch nur ein partielles Vakuum von zum Beispiel 20 kPa. Besonders bevorzugt besteht die Matrix aus einem Metall. Als Metall kommen insbesondere Aluminium, Zink, Eisen und Titan sowie Legierungen, welche diese Metalle enthalten, infrage. Besonders bevorzugt sind Eisenlegierungen, insbesondere Stähle. Als Kunststoff kommen beispielsweise Harze, beispielsweise Epoxidharze oder Polyesterharze, infrage. Bevorzugt sind auch Kunststoffe, welche monomer einbringbar sind und dann zwischen den Partikeln auspolymerisieren. Bevorzugt erfolgt dieses, wenn die Partikel aus Glas und somit Lichtdurchlässig sind mittels radikalischer Polymerisation, beispielsweise von Methacrylsäuremethylester (MMA). In a further embodiment of the invention, the particles are at least partially embedded in a matrix, in particular of a metal or a plastic. Partial embedding can be achieved, in particular, by initially producing a bed of particles during production, which may subsequently no longer be completely surrounded by the matrix material or by a material forming the matrix material, for example monomers, as a result of the dense packing. In such cases, voids within the matrix arise between the particles. Therefore, the bed is particularly preferably produced in vacuo or evacuated after the bed of particles in order to avoid air pockets in these areas. A production of the bed in vacuum is preferred because then no flow resistances can prevent evacuation between the particles. Here, vacuum is to be understood as meaning that there is a reduced pressure, for example also only a partial vacuum of, for example, 20 kPa. Particularly preferably, the matrix consists of a metal. In particular, aluminum, zinc, iron and titanium as well as alloys containing these metals are suitable metals. Iron alloys, in particular steels, are particularly preferred. Examples of suitable plastics are resins, for example epoxy resins or polyester resins. Also preferred are plastics which are monomeric einbringbar and then polymerize between the particles. This is preferably carried out when the particles of glass and thus are transparent to light by means of radical polymerization, for example methyl methacrylate (MMA).

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die anorganische Partikel eine Partikelgröße von wenigstens 2 nm, bevorzugt von wenigstens 100 nm, weiter bevorzugt von wenigstens 1 miti, weiter bevorzugt von wenigstens 10 miti, besonders bevorzugt von wenigstens 20 miti auf. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die anorganische Partikel eine Partikelgröße von höchstens 1 mm, bevorzugt von höchstens 500 miti, weiter bevorzugt von höchstens 100 miti, besonders bevorzugt von höchstens 40 miti auf. In a further embodiment of the invention, the inorganic particles have a particle size of at least 2 nm, preferably of at least 100 nm, more preferably of at least 1 miti, more preferably of at least 10 miti, more preferably of at least 20 miti. In a further embodiment of the invention, the inorganic particles have a particle size of at most 1 mm, preferably of at most 500 miti, more preferably of at most 100 miti, particularly preferably of at most 40 miti.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die anorganische Partikel Hohlkörper. Durch die Verwendung von Hohlkörpern, besonders bevorzugt von Hohlkugeln, lässt sich die Dichte des Kerns und damit der druckfesten Leichtbaustruktur verringern. In a further embodiment of the invention, the inorganic particles are hollow bodies. By using hollow bodies, particularly preferably hollow spheres, the density of the core and thus of the pressure-resistant lightweight structure can be reduced.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die anorganischen Partikel Vollkörper. Durch die Verwendung von Vollkörper lässt sich die Druckfestigkeit des Kerns maximieren. Dieses kann insbesondere für Druckkörper für extreme Tauchtiefen vorteilhaft sein. In a further alternative embodiment of the invention, the inorganic particles are solid bodies. By using solid bodies, the compressive strength of the core can be maximized. This can be advantageous in particular for pressure hulls for extreme diving depths.

In einer weiteren Ausführungsform bestehen die anorganischen Partikel aus Metall, Glas oder Keramik. Beispielhafte keramische Materialien sind Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Zirconiumoxid, Titanoxid, Aluminiumtitanat, Bariumtitanat, Siliziumcarbid, Bornitrid, Borcarbid, Siliziumsnitrid, Aluminiumsnitrid, Molybdänsilicid, Wolframcarbid und dergleichen. Beispiele für Glas sind Silicatglas, insbesondere Quarzglas, Borsilicatglas, Alkalisilicatglas, Bleisilicatglas, Alumosilicatglas, Alkaliboratglas, Halogenidglas, Phosphatglas. Besonders bevorzugt sind Silicatgläser. In a further embodiment, the inorganic particles consist of metal, glass or ceramic. Exemplary ceramic materials are aluminum oxide, beryllium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, aluminum titanate, barium titanate, silicon carbide, boron nitride, boron carbide, silicon nitride, aluminum nitride, molybdenum silicide, tungsten carbide, and the like. Examples of glass are silicate glass, in particular quartz glass, borosilicate glass, alkali silicate glass, lead silicate glass, aluminosilicate glass, alkali borate glass, halide glass, phosphate glass. Especially preferred are silicate glasses.

In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Matrix und die anorganischen Partikel, welche in Form von Hohlkörpern ausgeführt sind, aus dem gleichen Material, beispielsweise aus Aluminium. Hierbei können zur Herstellung des Kerns zunächst Hohlkörper beispielsweise aus Aluminium hergestellt werden und anschließend in die Matrix eingebettet werden. Alternativ kann der Kern in einem Verfahrensschritte hergestellt werden, indem die Hohlkörper während der Herstellung des Kerns zum Beispiel durch Zugabe von gasbildenden Substanzen beispielsweise in einem Spritzgussverfahren instantan hergestellt werden. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das erste Deckmaterial und das zweite Deckmaterial aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff oder einem kohlefaserverstärkten Kunststoff. In a further embodiment, the matrix and the inorganic particles, which are designed in the form of hollow bodies, consist of the same material, for example of aluminum. In this case, for the production of the core initially hollow body can be made for example of aluminum and then embedded in the matrix. Alternatively, the core can be produced in a process step by instantaneously producing the hollow bodies during the production of the core, for example by adding gas-forming substances, for example in an injection molding process. In a further embodiment of the invention, the first covering material and the second covering material consist of a fiber-reinforced plastic, in particular of a glass fiber-reinforced plastic or a carbon fiber-reinforced plastic.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die druckfeste Leichtbaustruktur eine Dichte von weniger als 1 g/cm³ auf. In a further embodiment of the invention, the pressure-resistant lightweight structure has a density of less than 1 g / cm ³ .

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Kern und dem ersten Deckmaterial eine erste Verbindungsschicht und/oder zwischen dem Kern und dem zweiten Deckmaterial eine zweite Verbindungschicht angeordnet ist. Insbesondere handelt es sich bei der ersten Verbindungsschicht und/oder der zweiten Verbindungsschicht um einen Haftvermittler. In a further embodiment of the invention, a first connection layer is arranged between the core and the first cover material and / or a second connection layer is arranged between the core and the second cover material. In particular, the first connection layer and / or the second connection layer is an adhesion promoter.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dicke des Kerns wenigstens fünfmal größer, bevorzugt wenigstens zehnmal größer als die Dicke des ersten Deckmaterial. In a further embodiment of the invention, the thickness of the core is at least five times greater, preferably at least ten times greater than the thickness of the first cover material.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Kern mittels 3D Drucks erstellt. Dieses ermöglicht insbesondere bei geringer Stückzahl eine optimale Form- und damit Gewichtsoptimierung. In a further embodiment of the invention, the core is created by means of 3D printing. This allows optimal shape and thus weight optimization, especially for small quantities.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur in einem Unterwasserfahrzeug, insbesondere in einem Druckkörper eines Unterwasserfahrzeugs. In a further aspect, the invention relates to the use of a pressure-resistant lightweight structure according to the invention in an underwater vehicle, in particular in a pressure hull of an underwater vehicle.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Unterwasserfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur. In a further aspect, the invention relates to an underwater vehicle with a pressure-resistant lightweight structure according to the invention.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Unterwasserfahrzeug einen Druckkörper aus einer erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur auf. Alternativ und/oder zusätzlich können beispielsweise auch eine Wasser hinterspülte Außenhaut, Halterungen, Beschläge sowie andere Bauteile aus der erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur bestehen. Vorteil ist, dass jede Massereduktion an diesen Stellen den nutzbaren Auftrieb des Unterwasserfahrzeugs vergrößert. In a further embodiment of the invention, the underwater vehicle has a pressure body made of a pressure-resistant lightweight construction structure according to the invention. Alternatively and / or additionally, for example, a water backwashed outer skin, brackets, fittings and other components of the inventive pressure-resistant lightweight structure exist. The advantage is that any mass reduction at these points increases the usable buoyancy of the underwater vehicle.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur in einer Trägerstruktur, insbesondere in einem Rohr. In a further aspect, the invention relates to the use of a pressure-resistant lightweight construction structure according to the invention in a support structure, in particular in a pipe.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Trägerstruktur mit einer erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur. In another aspect, the invention relates to a support structure with a pressure-resistant lightweight structure according to the invention.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Trägerstruktur ein Rohr. Bei einem Rohr ist der Kern vollständig von Deckmaterial umgeben, sodass das erste Deckmaterial auf der einen Seite in das zweite Deckmaterial auf der gegenüberliegenden Seite übergeht und mit diesem identisch ist. Ein derartiges Rohr eignet sich insbesondere für die Verwendung von Unterwasserrohrkonstruktionen, beispielsweise für Fördereinrichtungen, beispielsweise zur Gewinnung von Erdöl, Erdgas, Mineralien, Erzen oder anderen Bodenschätzen, Lagereinrichtungen, beispielsweise zur Lagerung von Verbrauchsmaterialien von Unterwasserfahrzeug in oder zur Lagerung von unbemannten Unterwasserfahrzeugen, oder modular zusammengesetzten Unterwasserfahrzeug, welche insbesondere eine tragende Rohrkonstruktion aufweisen. Durch die Verwendung eines Kernmaterials kann die Wandstärke des Rohres verringert werden besonders bevorzugt weist das Kernmaterial eine geringere Dichte als das umgebende Wasser auf. In a further embodiment of the invention, the support structure is a tube. In a tube, the core is completely surrounded by covering material, so that the first covering material on one side merges into and is identical to the second covering material on the opposite side. Such a tube is particularly suitable for the use of underwater pipe constructions, for example for conveyors, for example for the production of oil, natural gas, minerals, ores or other mineral resources, storage facilities, for example, for storage of consumables of underwater vehicle or for storage of unmanned underwater vehicles, or modular composite underwater vehicle, which in particular have a load-bearing pipe construction. By using a core material, the wall thickness of the tube can be reduced. More preferably, the core material has a lower density than the surrounding water.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße druckfeste Leichtbaustruktur anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. The pressure-resistant lightweight structure according to the invention is explained in more detail below with reference to embodiments illustrated in the drawings.

Fig. 1 Druckfeste Leichtbaustruktur Fig. 1 pressure-resistant lightweight structure

Fig. 2 Druckfeste Leichtbaustruktur mit Verbindungsschichten Fig. 2 pressure-resistant lightweight structure with tie layers

Fig. 3 Druckkörper eines Unterwasserfahrzeus Fig. 3 pressure hull of a Unterwasserfahrzeus

Fig. 4 Druckfestes Rohr Fig. 4 pressure-resistant tube

Fig. 5 Partikel und Matrix des ersten Materials In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße druckfeste Leichtbaustruktur aus einem Kern 10, einem ersten Deckmaterial 20 und einem zweiten Deckmaterial 22 beispielhaft gezeigt. Fig. 5 particles and matrix of the first material In Fig. 1, a pressure-resistant lightweight structure according to the invention of a core 10, a first cover material 20 and a second cover material 22 is shown by way of example.

Beispielsweise besteht der Kern 10 aus Aluminium und Glashohlkugeln. Beispielsweise bestehen das erste Deckmaterial 20 und das zweite Deckmaterial 22 aus einem faserverstärkten Kunststoff, wobei die Fasern in wenigstens zwei Lagen kreuzweise gelegt sind. Besonders bevorzugt sind die Fasern in wenigstens vier Lagen um jeweils 45 ° gegeneinander gedreht gelegt. For example, the core 10 is made of aluminum and glass bubbles. For example, the first cover material 20 and the second cover material 22 are made of a fiber-reinforced plastic, wherein the fibers are laid crosswise in at least two layers. Particularly preferably, the fibers are placed in at least four layers rotated by 45 ° from each other.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche druckfeste Leichtbaustruktur, wobei diese zusätzlich eine erste Verbindungschicht 30 und eine zweite Verbindungschicht 32 aufweist. Die Verbindungschichten dienen der besseren Haftung. Fig. 2 shows a similar pressure-resistant lightweight structure, which additionally has a first connection layer 30 and a second connection layer 32. The compound layers serve for better adhesion.

In Fig. 3 ist ein Druckkörper aus einer erfindungsgemäßen druckfesten Leichtbaustruktur gezeigt. Das erste Deckmaterial 20 steht in Kontakt mit dem umgebenden Wasser, darunter ist der Kern 10 angeordnet. Das zweite Deckmaterial 22 ist zum Inneren des Druckkörpers 40 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel können das erste Deckmaterial 20 und das zweite Deckmaterial 22 unterschiedlich sein, da diese unterschiedlichen Anforderungen ausgesetzt sind. In Fig. 3, a pressure body of a pressure-resistant lightweight construction structure according to the invention is shown. The first cover material 20 is in contact with the surrounding water, below which the core 10 is arranged. The second cover material 22 is arranged to the interior of the pressure body 40. In this embodiment, the first cover material 20 and the second cover material 22 may be different, as they are subject to different requirements.

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Rohr, wobei ein Kern 10 von einem umgebenden Deckmaterial 24 umgeben ist. Betrachtet man den mittleren Ausschnitt, welcher durch zwei gestrichelte Linien angedeutet ist, so ist erkennbar dass auch ein Rohr ein Kern 10 mit einem ersten Deckmaterial 20 und einen zweiten Deckmaterial 22 aufweist, wobei das erste Deckmaterial 20 und das zweite Deckmaterial 22 identisch und ineinander übergehen sind. FIG. 4 shows a tube according to the invention, wherein a core 10 is surrounded by a surrounding covering material 24. Considering the central section, which is indicated by two dashed lines, it can be seen that a tube has a core 10 with a first cover material 20 and a second cover material 22, wherein the first cover material 20 and the second cover material 22 identical and merge into each other are.

Fig. 5 zeigt die innere Struktur des Kerns 10 mit dem ersten Material bestehend aus Partikeln 50 und Matrix 60. Die Partikel 50 können eine dichteste Packung (wie unten rechts angedeutet) annehmen. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass die Partikel 50 auch durch unterschiedliche Größe und Form sich zwar benachbart anordnen, es aber dennoch eine leicht unregelmäßige Struktur gibt. Wichtig ist, dass die Partikel 50 zueinander so benachbart sind, dass eine Kraft von dem ersten Deckmaterial 20 über die Partikel 50 auf das zweite Deckmaterial 22 übertragen werden kann. Die Matrix 60 dient hierbei zur Stabilisierung der Partikel und gegebenfalls zur Fixierung des ersten Deckmaterials 20 und des zweiten Deckmaterials 22 relativ zu den Partikeln 50. Bezugszeichen Fig. 5 shows the internal structure of the core 10 with the first material consisting of particles 50 and matrix 60. The particles 50 may assume a densest packing (as indicated on the bottom right). It is more likely, however, that although the particles 50 are arranged adjacent by different size and shape, there is nevertheless a slightly irregular structure. It is important that the particles 50 are adjacent to each other so that a force from the first cover material 20 via the particles 50 can be transferred to the second cover material 22. The matrix 60 serves to stabilize the particles and optionally to fix the first cover material 20 and the second cover material 22 relative to the particles 50. Reference numerals

10 Kern 10 core

20 erstes Deckmaterial 20 first cover material

22 zweites Deckmaterial 22 second cover material

24 umgebendes Deckmaterial 24 surrounding cover material

30 erste Verbindungsschicht 30 first connection layer

32 zweite Verbindungsschicht 32 second connection layer

40 Innere des Druckkörpers 40 interior of the pressure hull

50 Partikel 50 particles

60 Matrix 60 matrix

Claims

Patentansprüche claims

1. Druckfeste Leichtbaustruktur, wobei die druckfeste Leichtbaustruktur einen Kern (10) aus einem ersten Material aufweist, wobei die druckfeste Leichtbaustruktur ein auf dem Kern (10) angeordnetes erstes Deckmaterial (20) aufweist, wobei die druckfeste Leichtbaustruktur ein auf dem Kern (10) angeordnetes zweites Deckmaterial (22) aufweist, wobei das zweite Deckmaterial (22) dem ersten Deckmaterial (20) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das erste Material Partikel aufweist, wobei die Partikel eine Verbindung zwischen dem ersten Deckmaterial (20) und dem zweiten Deckmaterial (22) bilden, wobei die Verbindung zur Übertragung einer senkrecht zur Oberfläche stehenden Kraft von dem ersten Deckmaterial (20) auf das zweite Deckmaterial (22) ausgebildet ist, wobei das erste Deckmaterial (20) ein faserverstärkter Kunststoff ist. 1. Pressure-resistant lightweight construction structure, wherein the pressure-resistant lightweight construction structure comprises a core (10) made of a first material, wherein the pressure-resistant lightweight construction structure has a first cover material (20) arranged on the core (10), wherein the pressure-resistant lightweight construction structure is provided on the core (10). arranged second cover material (22), wherein the second cover material (22) opposite the first cover material (20) is arranged, wherein the first material comprises particles, wherein the particles, a connection between the first cover material (20) and the second cover material (22 ), wherein the connection for transmitting a force perpendicular to the surface of the first cover material (20) on the second cover material (22) is formed, wherein the first cover material (20) is a fiber reinforced plastic.

2. Druckfeste Leichtbaustruktur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel des ersten Materials eine dichteste Schüttung oder dichteste Packung aufweisen. 2. Pressure-resistant lightweight structure according to claim 1, characterized in that the particles of the first material have a dense bed or densest packing.

3. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel des ersten Materials miteinander verbunden sind. 3. Pressure-resistant lightweight structure according to one of the preceding claims, characterized in that the particles of the first material are interconnected.

4. Druckfeste Leichtbaustruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel wenigstens partiell in einer Matrix eingebetttet sind, wobei die Matrix aus einem Metall oder einem Kunststoff, bevorzugt aus einem Metall, besteht. 4. Pressure-resistant lightweight structure according to claim 3, characterized in that the particles are at least partially embedded in a matrix, wherein the matrix of a metal or a plastic, preferably of a metal.

5. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Partikel eine Partikelgröße von wenigstens 2 nm, bevorzugt von wenigstens 100 nm, weiter bevorzugt von wenigstens 1 miti, weiter bevorzugt von wenigstens 10 miti, besonders bevorzugt von wenigstens 20 miti aufweisen. 5. Pressure-resistant lightweight structure according to one of claims 3 to 4, characterized in that the inorganic particles have a particle size of at least 2 nm, preferably of at least 100 nm, more preferably of at least 1 miti, more preferably of at least 10 miti, more preferably of at least 20 miti have.

6. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Partikel eine Partikelgröße von höchstens 1 mm, bevorzugt von höchstens 500 miti, weiter bevorzugt von höchstens 100 miti, besonders bevorzugt von höchstens 40 miti aufweisen. 6. Pressure-resistant lightweight structure according to one of claims 3 to 5, characterized in that the inorganic particles have a particle size of at most 1 mm, preferably of at most 500 miti, more preferably of at most 100 miti, more preferably of at most 40 miti.

7. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Partikel Hohlkörper sind. 7. Pressure-resistant lightweight structure according to one of claims 3 to 5, characterized in that the inorganic particles are hollow body.

8. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Partikel Vollkörper sind. 8. Pressure-resistant lightweight structure according to one of claims 3 to 5, characterized in that the inorganic particles are solid body.

9. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Deckmaterial (20) und das zweite Deckmaterial (22) aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff oder einem kohlefaserverstärkten Kunststoff, besteht. 9. Pressure-resistant lightweight construction structure according to one of the preceding claims, characterized in that the first cover material (20) and the second cover material (22) consists of a fiber-reinforced plastic, in particular of a glass fiber reinforced plastic or a carbon fiber reinforced plastic.

10. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die druckfeste Leichtbaustruktur eine Dichte von weniger als 1 g/cm³ aufweist. 10. Pressure-resistant lightweight construction structure according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-resistant lightweight structure has a density of less than 1 g / cm ³ .

11. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kern (10) und dem ersten Deckmaterial (20) eine erste Verbindungsschicht (30) und/oder zwischen dem Kern (10) und dem zweiten Deckmaterial (22) eine zweite Verbindungschicht angeordnet ist. 11. Pressure-resistant lightweight construction structure according to one of the preceding claims, characterized in that between the core (10) and the first cover material (20) has a first connection layer (30) and / or between the core (10) and the second cover material (22) second compound layer is arranged.

12. Druckfeste Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Kerns (10) wenigstens fünfmal größer, bevorzugt wenigstens zehnmal größer als die Dicke des ersten Deckmaterial (20) ist. 12. Pressure-resistant lightweight construction structure according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the core (10) is at least five times greater, preferably at least ten times greater than the thickness of the first cover material (20).

13. Verwendung einer druckfesten Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem Unterwasserfahrzeug. 13. Use of a pressure-resistant lightweight structure according to one of the preceding claims in an underwater vehicle.

14. Unterwasserfahrzeug mit einer druckfesten Leichtbaustruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche. 14. Underwater vehicle with a pressure-resistant lightweight construction structure according to one of the preceding claims.

15. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserfahrzeug einen Druckkörper aus einer druckfesten Leichtbaustruktur aufweist. 15. underwater vehicle according to claim 14, characterized in that the underwater vehicle has a pressure body made of a pressure-resistant lightweight structure.

16. Verwendung einer druckfesten Leichtbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer Trägerstruktur. 16. Use of a pressure-resistant lightweight construction structure according to one of claims 1 to 12 in a support structure.

17. Trägerstruktur mit einer druckfesten Leichtbaustruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 17 carrier structure with a pressure-resistant lightweight structure according to any one of the preceding claims.

18. Trägerstruktur nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur ein Rohr ist. 18. A support structure according to claim 17, characterized in that the support structure is a tube.