Schiffsrumpf, insbesondere für ein Containerschiff

Abstract

 Es wird ein Schiffsrumpf für Container- oder andere Frachtschiffe beschrieben, dessen seitliche Haupt-­Längsverbände zwischen jeweils zwei Laderäumen oder Lukenöffnungen durch Querverbände miteinander ver­bunden sind und dessen Laderäume oben durch durch­laufende Längs-Sülls begrenzt sind. Die Querver­bände weisen jeweils zwei vertikal beabstandete Querträger auf, deren jeweils oberer zumindest über­wiegend oberhalb der Haupt-Längsverbände des Rumpfes an die Längs-Sülls angeschlossen ist und von denen der jeweils darunter verlaufende Querträger in einem Bereich geringer Längsbiegespannung des Rumpfes an dessen Haupt-Längsverbände angeschlossen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schiffsrumpf, insbeson­dere für ein Containerschiff, dessen zwei äußere Haupt-Längsverbände jeweils einen Box-Girder aufwei­sen und zwischen jeweils zwei Laderäumen oder Luken durch Querverbände miteinander verbunden sind sowie oberhalb der Boz-Girder im Bereich der seitlichen Begrenzung der Laderäume durchlaufende Längs-Sülls aufweisen.

[0002] Für die Fahrt durch den Panamakanal optimierte Con­tainerschiffe, sogenannte Panmax Containerschiffe haben u. a. ein großes Verhältnis von Länge zu Breite und Länge zu Höhe. Dieses hat dazu geführt, daß die Haupt-Längsverbände des Rumpfes im Bereich des Hauptdecks und der Scheergänge aus besonders dicken Platten gebaut werden mußten, die nur noch schwierig geschweißt werden können und bei gewähr­leisteter Festigkeit in Dickenrichtung besonders teuer sind. Hinzu kommt die Verringerung der Be­triebsfestigkeit mit wachsender Materialdicke. Kritisch sind hier besonders die Luken-Ecken.

[0003] Die vorstehend geschilderte Problematik tritt dann nicht auf, wenn man das Schiff mit einem durch­laufenden Deck baut, wie es in der DE-B-34 02 520 beschrieben ist. Spannungskonzentrationen in den Strukturen des Rumpfes zwischen jeweils zwei Luken sind hier ausgeschlossen.

[0004] Bei der Konstruktion gemäß der DE-A-25 31 487 sind im Bereich des Hauptdecks schwere Querriegel zur unmittelbaren Verbindung der Haupt-Längsverbände des Rumpfes vorgesehen. Die geschilderte Problema­tik tritt bei derartigen Konstruktionen auf. Das bei diesem Stand der Technik beschriebene Hoch­ziehen der Längs-Sülls zur Bildung eines leichten Aufbaus als Wetterschutz auf dem Hauptdeck ändert die Schwierigkeiten nicht.

[0005] Auch in der US-A-4 043 285 ist ein Schiffsrumpf beschrieben, bei dem die Haupt-Längsverbände un­mittelbar durch Querträger verbunden und nur durch einen vertikal darunter verlaufenden Träger funk­tional unterstützt sind. Die einleitend geschil­derten Schwierigkeiten können aber bei dem Rumpf gemäß der US-A-4 043 285 deswegen nicht auftreten, weil es sich hier wiederum um einen Schiffsrumpf mit geschlossenem Hauptdeck handelt.

[0006] Ein mit Lukendeckel ausgerüstetes Containerschiff ist in der Zeitschrift "The Motorship", Januar 1967, Seite 439 beschrieben. Erkennbar ist die Einfassung der Laderäume durch durchlaufende Längs-Sülls und die herkömmliche Queraussteifung, die bei der ein­leitend geschilderten Situation die dort genannten Schwierigkeiten zur Folge hat.

[0007] In den Zeitschriften "Hansa", November 1970, Seite 1875 sowie "Shipping World and Ship Builder", Mai 1970, Seite 683 ist ein Schiffbauprojekt beschrie­ben, bei dem in Höhe des Hauptdecks an den Haupt-­Längsverbänden in Längsrichtung versetzbare Träger angreifen und mit Bolzen befestigt sind. Eine Kon­struktion mit festen Querträgern, die von der Höhe des Hauptdecks bis weit nach unten reichen zeigt auch die Zeitschrift "Marine Engineer and Naval Architect", Februar 1970, Seite 54 rechts unten; hier ist zusätzlich noch eine Queraussteifung er­kennbar, die aber praktisch nur Vertikalkräfte auf­nehmen kann und deshalb zum Tragen von Zwischen­decks bestimmt und geeignet ist. Alle diese Kon­struktionen müssen mit der Problematik der hohen Spannungskonzentrationen im Bereich der Übergänge von den oberen Abschnitten der Haupt-Längsverbände zu den Querträgern zwischen den Lukenöffnungen fertig werden.

[0008] Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, durch den die Probleme mit den dicken, hochbelasteten Längsverbänden vor allem im Bereich der Deckplatten der Box-Girder in den Luken-Ecken verringert werden können, um vor allem bei Panmax Containerschiffen Plattenmaterial von vergleichs­weise geringer Dicke für die Längsverbände verwen­den zu können.

[0009] Bei einem Schiffsrumpf der eingangs genannten Art besteht die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Querverbände jeweils zwei Querträger aufweisen, von denen einer zumindest überwiegend oberhalb der Box-Girder an die Längs-Sülls ange­schlossen ist und ein zweiter Querträger in etwa halber Schiffshöhe in einem Bereich geringer Längs­biegespannung an den Längsverbänden angreift.

[0010] Der Kerngedanke dieser Lösung besteht also darin, den herkömmlichen, die beiden Box-Girder miteinan­der verbindenden Querriegel zwischen jeweils zwei Laderäumen in mindestens zwei vertikal beabstandete querverlaufende Träger aufzuteilen und diese Träger an bestimmten Stellen an die Längsverbände anzu­schließen. Der Anschluß der oberen Querträger am linken bzw. rechten Längs-Süll erzeugt nur ein kleines Einspannmoment, da das Längs-Süll nicht übermäßig biegsteif ist und nur ein kleiner Quer­schnitt für den Anschluß des Querträgers zur Verfü­gung steht. Der Anschluß der unteren Querträger am linken bzw. rechten Längsverband befindet sich in vertikaler Richtung möglichst im Bereich der neutra­len Längsbiegelinie des jeweiligen Längsverbandes. Die Querträger werden also an Strukturen des Schiffsrumpfes mit geringer inhärenter Längsbiege­spannung angeschlossen. Die Konsequenz ist eine gan­z erhebliche Verringerung der Spannungskonzentra­tionen und damit die Verwendbarkeit von Platten ver­ringerter Dicke gegenüber den herkömmlichen Kon­struktionen des Standes der Technik.

[0011] Die erfindungsgemäße Lösung hat jedoch deutliche weitere Vorteile, denn nach Beseitigung der geschil­derten Materialprobleme können nun unter Einhaltung der Klassifikationsvorschriften die Lukeneckplatten mit stark verringerten Radien ausgeführt werden. Dies wiederum bedeutet, daß man das Schiff bei kon­stanter Kapazität nun kürzer bauen kann oder bei Beibehaltung der Länge eine höhere Kapazität er­hält. In beiden Fällen kommt hinzu, daß die Luken­deckel kürzer als bisher sein können, wodurch eine weitere Kostenreduktion eintritt.

[0012] Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Schema-­Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen herkömmli­chen Schiffsrumpf in der Ebene I-I von Fig. 2;

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch ein Quer- bzw. Stützschott eines bekannten Schiffsrumpfes;

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Quer­schnitt durch einen erfindungsgemäß aus­gestalteten Schiffsrumpf;

Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt entsprechend der Fig. 2 durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Schiffsrumpf;

Fig. 5 eine Teil-Draufsicht auf das Hauptdeck des Schiffsrumpfes im Bereich eines Querschotts bzw. Stützschotts und

Fig. 6 in stark vergrößertem Maßstab ein Detail im Bereich einer Lukeneckplatte.

[0013] Ein Schiffsrumpf 10 hat üblicherweise einen flachen Boden 11, im Bereich der Seitenwände verlaufende Haupt-Längsverbände 12, 14, Querverbände in Form von Quer- oder Stützschotts, eine Heck- und eine Bugsektion.

[0014] Jeder der beiden Haupt-Längsverbände 12, 14 des Schiffsrumpfes 10 weist an seinem oberen Ende einen kastenförmigen Längsträger auf, der üblicherweise als Box-Girder 16 bezeichnet und oben durch eine Deckplatte 18 in der Ebene des Hauptdecks 20, eine untere Platte 22 sowie eine äußere bzw. innere Plat­te 24 bzw. 26 begrenzt ist und den oberen Abschluß des Haupt-Längsverbandes des Schiffsrumpfes 10 bildet. In seinem Inneren ist der Box-Girder in Schiffsquer- und längsrichtung in üblicher Weise ausgesteift. Die äußere Platte 24 des Box-Girders 16 ist Teil der Bordwand und die innere Platte 26 Teil der seitlichen Laderaum-Begrenzung. Aufgesetzt auf den Box-Girder 16 ist ausweislich der Fig. 1 und 3 ein Längs-Süll 28.

[0015] Die Haupt-Längsverbände 12, 14 des Schiffsrumpfes 10 sind durch Querverbände in Form von Querschotten oder Stützschotten zwischen jeweils zwei Laderäumen miteinander verbunden. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ine herkömmliche Ausgestaltung eines Querverbandes. Dieser weist einen Querriegel 30 in Form eines Ka­stenträgers auf. Der Kastenträger ist stirnseitig mit dem Box-Girder 16 sowie mit dem Längs-Süll 28 verschweißt und hat in seinem dadurch gebildeten stirnseitigen Einspannbereich also eine Höhe, die etwa gleich der Summe der Höhen von Box-Girder und Längs-Süll ist. Besonders dick ausgeführte Linien in den Fig. 1 und 2 sowie sinngemäß in den Fig. 3 und 4 deuten die Bereiche der Verbände an, die be­sonders dick ausgeführt sein müssen. Im Falle der herkömmlichen Ausbildung eines Schiffsrumpfes gemäß den Fig. 1 und 2 sind das vor allem die Platten 20, 22 und 24 jedes Box-Girders 16 sowie alle Platten des kastenförmigen Querriegels 30 im Bereich der Einspannstellen an den Box-Girder 16.

[0016] Der Querriegel 30 ist in herkömmlicher Weise über ein Tragwerk mit dem Boden des Rumpfes verbunden. Dieses Tragwerk ist in den Fig. 1 und 3 symbolisch durch zwei Stützen 32, 34 angedeutet.

[0017] Eine bevorzugte Ausführungsform der eingangs ange­sprochenen erfindungsgemäßen Lösung zeigen die Fig. 3 und folgende. Der bekannte Querriegel 30 ist aus­weislich Fig. 3 und 4 in zwei Bestandteile aufge­löst worden, nämlich in einen oberen Querträger 40 und einen darunter befindlichen Querträger 42. Die­ser Querträger 42 befindet sich etwa in halber Schiffshöhe im Bereich der Wasserlinie, d. h. in einem Bereich, in dem die Längs-Biegespannung des Schiffsrumpfes 10 ein Minimum hat. Am Übergang zwi­schen dem unteren Querträger 42 und den beiden Haupt-Längsverbänden 12, 14 des Rumpfes sind sowohl der Querträger 42 als auch die Längsverbände durch größere Materialdicken verstärkt, wie es sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 durch dicker gezeichnete Linien angedeutet ist; erkennbar ist aus Fig. 4 im übrigen, daß der untere Querträger 42 als Kastenträ­ger ausgestaltet ist.

[0018] Der obere Querträger 40 des erfindungsgemäßen Quer­verbandes hat in der Ansicht gemäß Fig. 3 Trapez­form; seine obere Kante oder eine obere Deckplatte 40′ hat in Querrichtung des Schiffsrumpfes 10 eine größere Länge als seine untere Kante oder eine untere Deckplatte 40˝. Die Trapezform bedeutet, daß sich der Querträger 40 in der Ansicht gemäß Fig. 3 auf seine stirnseitigen Enden hin verjüngt. Im Aus­führungsbeispiel ist dadurch die Höhe des Querträ­gers etwas geringer als die Höhe des Längs-Sülls 28; die obere Kante oder Deckplatte 40′ verläuft etwa in der Ebene der freien Stirnkanten des Längs-Sülls. Demgemäß ist auch der Einspannquer­schnitt des oberen Querträgers 40 an seinem Über­gang zum Haupt-Längsverband 12 bzw. 14 wesentlich kleiner als der Einspannquerschnitt des Querriegels 30 beim Stand der Technik. Die Einspannung des obe­ren Querträgers 40 geschieht bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausschließlich am Längs-Süll 28, wie man den Fig. 3 und 4 unmittelbar entnimmt, d. h. also an einer Stelle des Längsverbandes, die deutlich weniger biegesteif ist als der darunter liegende Box-Girder 16. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß in die Querträger nur noch stark ver­ringerte Spannungen eingeleitet werden und die Strukturen beiderseits der Anschlußstellen von Quer­träger 40/Box-Girder 16 entsprechend schwächer aus­gebildet sein können. Erkennbar ist in den Fig. 3 und 4 weiterhin, daß die Materialdicken an den obe­ren Enden der Haupt-Längsverbände 12 und 14 erheb­lich geringer sind als beim Stand der Technik

[0019] Darauf hinzuweisen ist schließlich, daß der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Querverband als oberen Querträger 40 im wesentlichen nur eine in einer senkrechten Ebene angeordnete ausgesteifte einzelne Platte 44 aufweist, daß der Querträger 40 also nicht mehr notwendigerweise als geschlossener Kastenträ­ger ausgestaltet sein muß. Von der Aussteifung des Querträgers 40 in diesem Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 nur ein querverlaufender Steg 46 erkennbar, dessen lichte Höhe hier geringer als die Höhe des Längs-Sülls 28 ist. Erkennbar ist schließlich, daß die Summe der Höhen des oberen und unteren Querträ­gers 40, 42 im Ausführungsbeispiel maximal gleich der Gesamthöhe des herkömmlichen Querriegels 30 ist; diese Höhenangabe gilt aufgrund der Trapezform des oberen Querträgers nur für dessen mittleren Bereich.

[0020] Die in Fig. 5 gezeigte Draufsicht auf den oberen Querträger 40 nebst angrenzenden Haupt-Längsverbän­den 12, 14 läßt erkennen, daß der Querträger 40 zwei Luken 50, 52 voneinander trennt, die zu den darunter befindlichen Laderäumen führen. Erkennbar ist hier vor allem auch die Anordnung von an sich üblichen und notwendigen Lukeneckplatten 54, die je­doch beim Stand der Technik wegen der dort erheb­lich größeren Spannungen entsprechend größere Luken­radien r haben müssen.

[0021] Die Bedeutung der durch die Erfindung ermöglichten Verringerung des Lukenradius ist besonders deutlich aus der Detailzeichnung der Fig. 6 zu erkennen. Die Einspannstelle 41 des Querträgers 40 an dem Längs-­Süll 28 sowie der Querträger 40 selbst und auch das Längs-Süll 28 werden ausweislich Fig. 6 gemeinsam (partiell) von der gezeigten Lukeneckplatte 54 abge­deckt. Beim Stand der Technik haben die Lukeneck­platten 54 einen Lukenradius r₁, der in Fig. 6 als durchgehende Linie dargestellt ist. Durch eine Schraffierung kenntlich gemacht ist in der Zeich­nung eine den Laderaum vertikal durchsetzende, L-förmig ausgestaltete Containerführung 56, die zu­sammen mit weiteren Containerführungen zum sicheren Halten von Containern 58 im Laderaum dient.

[0022] Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verringe­rung der Spannungen in den Längsverbänden des Schiffsrumpfes ist es möglich, nicht nur die Dicke der Deckplatten 18 der Box-Girder 16 und damit auch der Lukeneckplatten 54 zu verringern; vielmehr kann zusätzlich auch der Lukenradius von einem großen Wert r₁ auf einen sehr viel kleineren Wert r₂ ver­mindert werden. Die Folge hiervon ist, daß die Con­tainerführungen 56 um ein Maß "y" in Richtung auf den angrenzenden Box-Girder 16 sowie um ein Maß "x" in Richtung auf den angrenzenden oberen Querträger 40 versetzt werden können. In einer praktischen Aus­führungsform hatte das Maß "y" eine Größe von 75 mm. Um dieses Maß wurde nun nicht die Containerfüh­rung 56 verschoben. Vielmehr wird dieses Maß mit Vorteil zu einer entsprechenden Verbreiterung des Box-Girders verwendet, dar durch diese Maßnahme mit verringerten Plattenstärken gebaut werden kann, was eine zusätzliche Kostensenkung bedeutet.

[0023] Der Platzgewinn in Richtung des Maßes "x" ist je La­deraum zweimal vorhanden. Bei einem Schiff mit 16 Containerreihen ergab sich in einem praktischen Aus­führungsbeispiel ein Platzgewinn von über 10 m, der - wie oben ausgeführt - zu einer Verringerung der Schiffslänge bei gleicher Containerzahl oder zu ei­ner Vergrößerung der Containerzahl bei gleicher Schiffslänge genutzt werden kann.

Ansprüche

1. Schiffsrumpf, insbesondere für ein Container­schiff, dessen zwei äußere Haupt-Längsverbände 12, 14 jeweils einen Box-Girder 16 aufweisen und zwi­schen jeweils zwei Laderäumen oder Luken (50, 52) durch Querverbände miteinander verbunden sind sowie oberhalb der Box-Girder 16 im Bereich der seitli­chen Begrenzung der Laderäume durchlaufende Längs-­Sülls 28 aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß diese Querverbände je­weils zwei Querträger (40, 42) aufweisen, von denen einer (40) zumindest überwiegend oberhalb der Box-­Girder (16) an die Längs-Sülls (28) angeschlossen ist, und ein zweiter Querträger (42) in etwa halber Schiffshöhe in einem Bereich geringer Längsbieges­pannung an den Längsverbänden (12, 14) angreift.

2. Schiffsrumpf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des oberen Querträgers 40 im Bereich seiner seitlichen Stirn­seiten in vertikaler Richtung betrachtet geringer ist als die Höhe der Längs-Sülls (28) und daß die Oberkante des oberen Querträgers (40) etwa in Höhe der Oberkante der Längs-Sülls verläuft.

3. Schiffsrumpf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der obere, an den Längs-Sülls (28) angreifende Querträger (40) in Schiffslängsrichtung sehend eine hängende Trapez­form hat (Fig. 3).

4. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der obere Querträger (40) an oder in der Nähe seiner Anschlußstellen (41) an den Längs-Sülls (28) eine Höhe hat, die kleiner ist als die Höhe des angrenzenden Längs-Sülls.

5. Schiffsrumpf nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der obere Querträger (40) im wesentlichen von einer aufrechtstehenden, durch Stege und dergleichen ausgesteiften Platte (44) gebildet ist.

6. Schiffsrumpf nach mindestens einem der vorherge­henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalerstreckung des unteren Querträgers (42) etwa halb so groß ist wie die maximale Vertikalerstreckung des oberen Querträgers (40).

Zeichnung