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Nov 15, 2023

Rahmen in Schiffen verstehen

Wir alle wissen, dass Gefäße aus einem komplexen Versteifungsgeflecht bestehen

Wir sind uns alle darüber im Klaren, dass Schiffe aus einem komplexen Netz aus Versteifungselementen bestehen, die verschiedenen Belastungsarten aus unterschiedlichen Quellen standhalten. Es gibt verschiedene Arten, Konstruktionen, Größen und Konfigurationen der Versteifungen, die auf unterschiedliche Weise ausgerichtet sind, um den Anforderungen der Strukturverstärkung gerecht zu werden.

Versteifungen können von Längsträgern reichen, die der Länge nach über den Rumpf in der Decksbeplattung und der Bodenschalenbeplattung verlaufen, oder von Halterungen, die eine Platte mit einer angrenzenden Seitenversteifung verbinden.

Im weitesten Sinne werden die meisten Versteifungselemente als längs, entlang der Schiffslänge ausgerichtet oder ausgerichtet, oder als quer, entlang der Breite oder des Umfangs des Schiffs ausgerichtet, klassifiziert.

Diese dienen dazu, Belastungen in Längs- oder Querrichtung im globalen und lokalen Sinne standzuhalten. Apropos Längslasten: Dies sind diejenigen, die an den Längseffekten beteiligt sind. Querlasten wirken sich in seitlicher Richtung auf die Struktur aus.

Während die Längsbelastung im globalen Maßstab hauptsächlich Effekte wie Biegung oder Biegeverformungen umfasst, hat die Querbelastung Auswirkungen wie Verzahnung oder Torsion. Auf lokaler Ebene handelt es sich bei Spannungen um mehrdimensionale Spannungen, die sich auf eine bestimmte Region oder einen bestimmten Bereich auswirken können und dennoch erhebliche Auswirkungen auf die Struktur haben.

Aus praktischer Sicht sind in einem Schiff Boden- und Deckslängsträger, Träger und Stringer (in Längsrichtung entlang der Seiten verlaufende Elemente) die primären Versteifungselemente für die Längsverstärkung.

Zu den Querträgern gehören Balken, Querträger, Böden und Rahmen. Spanten sind eine Kombination aus Elementen, die entlang des Umfangs eines Rumpfes verbunden sind und die äußere Außenhaut als Ganzes in Querrichtung versteifen.

Lassen Sie uns dies nun ausführlicher besprechen. Angenommen, es gibt ein Standardschiff, und wir werfen einen Blick in einen seiner Querschnitte.

Wir können sowohl die Quer- als auch die Längsträger sehen. Wie wir bereits erwähnt haben, handelt es sich bei Längsträgern um die in Längsrichtung verlaufenden Versteifungsträger, zu denen hauptsächlich die Deck- und Bodenlängsträger, Träger (bei höheren Abmessungen) oder Stringer (die entlang der seitlichen Außenhaut verlaufen) gehören.

Wir können den Querschnitt dieser Elemente einschließlich Steg und Flansch anzeigen.

Inhaltsverzeichnis

Was sind die Querträger? Diese Elemente verlaufen seitlich entlang des Umfangs des Rumpfabschnitts. Im Gegensatz zu den Längsträgern können wir in unserer Interessensansicht die Spannweite aller dieser Träger erkennen.

Bei einem Deck sehen wir beispielsweise, dass sie durch von einer Seite zur anderen verlaufende Deckbalken quer versteift sind. Unterhalb des Decks befinden sich vertikale Versteifungselemente, die mit der Seitenschale verbunden sind, gefolgt von Halterungen in der Nähe der Bige der Bilge, die mit Querträgern verbunden sind, die seitlich entlang des Bodenbereichs verlaufen und die Bodenschalenbeplattung versteifen.

Diese gesamte Verbindung dieser Elemente wird zusammenfassend als Rahmen bezeichnet. Für den Laien kann man sie sich als Rippen vorstellen, die unseren Brustkorb bilden und unser Herz und unsere Lunge umhüllen.

Ebenso bilden diese in regelmäßigen Abständen entlang der gesamten Rumpfspannweite wiederholten Rahmen den Brustkorb des Schiffes und tragen zur Querverstärkung und seitlichen Stützung der Rumpfstruktur bei.

Die untersten Querträger bestehen aus vertikalen Platten, die geschnitten und an die Bodenschale geschweißt sind, plattiert sind und quer zum Schiff verlaufen. Diese werden als Böden bezeichnet.

Es gibt drei Arten von Böden: Massivböden, Plattenböden und Konsolenböden.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei Massivböden um durchgehende und massive Platten ohne Öffnungen oder Lücken. Diese sind wasser- und öldicht und werden in Bereichen eingesetzt, in denen starke Belastungen auftreten, beispielsweise im Maschinen- oder Maschinenraumbereich, oder in denen Wasser- oder Öldichtheit erforderlich ist, beispielsweise in Tanks.

Plattenböden verfügen über Öffnungen, die hauptsächlich dazu dienen, unnötiges Gewicht zu reduzieren und bei Bedarf den freien Durchgang von Flüssigkeiten wie Kraftstoff, Schmiermitteln oder Wasser zu ermöglichen. Konsolenböden haben große Öffnungen und bestehen hauptsächlich aus an den Enden angebrachten Konsolen. Sie werden in Bereichen eingesetzt, in denen ein geringerer Festigkeitsbedarf besteht.

Böden sind also im Wesentlichen die unteren Bestandteile eines Rahmens, die sich auf beiden Seiten von der Bilge bis zum Kiel erstrecken. Neben der Versteifung der untersten bzw. äußeren Mantelbeplattung dienen sie auch als Fundamente zur Abstützung der inneren Bodenbeplattung (bei Doppelbodenkonstruktionen) und Tankbegrenzungen bzw. Maschinenfundamenten.

Der Bodentyp wird auf der Grundlage der Anforderungen und des Belastungsmoduls in der jeweiligen Region ausgewählt. Auch die Tiefe des Bodens richtet sich nach den Festigkeitsanforderungen.

Der obere Teil der mit der Seitenschale verschweißten und vertikal verlaufenden Rahmen wird auch als Seitenrahmen bezeichnet. Im Tankbau wird der Teil des Seitenrahmens, der dem Tank- oder Laderaumbereich zugeordnet ist, auch als Halterahmen bezeichnet, und der Teil dieses Rahmens oberhalb der oberen Tankbegrenzung, der sich bis zur Ebene des Hauptdecks fortsetzt, wird als Zwischenrahmen bezeichnet rahmen.

Diese Seitenrahmen bestehen hauptsächlich aus Wulstplatten oder L-Trägern. Die Abmessungen dieser Rahmen richten sich nach dem Einsatzgebiet und dem geschätzten Ausmaß der auftretenden Querbelastungen.

Dabei handelt es sich um spezielle Rahmentypen, die in der Kantelform schwerer sind und in der Regel größere Tiefen und Stärken aufweisen. Sie bestehen aus einem Plattensteg und einer flachen Vorderseite, wobei der Steg viel tiefer ist als bei herkömmlichen Rahmen. Aus praktischen Gründen treten sie nach jeweils 4 oder 5 normalen Frames auf. Dennoch können sie in hochfesten Bereichen wie Maschinenräumen oder im vorderen und hinteren Bereich häufiger auftreten, um die strukturelle Steifigkeit zu erhöhen.

Aus praktischen Gründen werden die Rahmen regelmäßig entlang der Schiffslänge entsorgt. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frames wird als Frame-Abstand bezeichnet und wird vom Designer aus verschiedenen Gründen ebenfalls stark berücksichtigt. Dieser beträgt bei den meisten Seefrachtschiffen je nach Anforderung mindestens 600 mm oder mehr.

Die meisten Schiffe werden nach der Art der Rahmung klassifiziert: längs und quer. Bei einem Längsrahmen gibt es näher beieinander liegende Längsträger als Querträger.

Sie sind in erster Linie für längere Schiffe gedacht, bei denen Längseffekte wie Biegung oder Flexibilität stärker im Vordergrund stehen. Das Querrahmensystem verfügt über engere Rahmenabstände mit größerem Abstand zwischen den Längsträgern. Diese sind für kürzere Schiffe gedacht, bei denen die Quer- und hydrostatische Belastung im Vergleich zur Längsbelastung stärker im Vordergrund steht.

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Subhodeep ist Absolvent der Marinearchitektur und Meerestechnik. Er interessiert sich für die Feinheiten von Meeresstrukturen und zielgerichteten Designaspekten und widmet sich dem Austausch und der Verbreitung gemeinsamen technischen Wissens in diesem Sektor, der gerade in diesem Moment einen Umschwung erfordert, um wieder zu altem Glanz zu erblühen.