Untersuchungen zur Querfestigkeit langer Binnentankschiffe ohne Mittellängsschott
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Diplomarbeit aus dem Jahr 1998 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Schiffstechnik, Schiffsbau, Ozeantechnik, Note: 1,7, Universität Duisburg-Essen (unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Die in der aktuellen Auflage der Bauvorschriften des Germanischen Lloyds für Binnenschiffe veröffentlichten Dimensionierungsformeln für die Querbauteile von Doppelhüllen-Binnentankschiffen wurden in den 50er Jahren basierend auf Rechnungen nach der Balkentheorie entsprechend den damaligen Randbedingungen entwickelt. Diese Randbedingungen sind heute allerdings nicht mehr gül...
Diplomarbeit aus dem Jahr 1998 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Schiffstechnik, Schiffsbau, Ozeantechnik, Note: 1,7, Universität Duisburg-Essen (unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Die in der aktuellen Auflage der Bauvorschriften des Germanischen Lloyds für Binnenschiffe veröffentlichten Dimensionierungsformeln für die Querbauteile von Doppelhüllen-Binnentankschiffen wurden in den 50er Jahren basierend auf Rechnungen nach der Balkentheorie entsprechend den damaligen Randbedingungen entwickelt. Diese Randbedingungen sind heute allerdings nicht mehr gültig.
Zum einen hat sich die Konstruktionsweise geändert. Bis vor einigen Jahren wurden Doppelhüllen-Binnentankschiffe noch mit einem durchgehenden Mittellängsschott gebaut. Die heutigen Neubauten werden dagegen ohne Mittellängsschott ausgeführt. Statt dessen werden bei jedem Rahmenspant die Deckrahmen über ein Rund-Vollprofil auf Mitte Schiff an der Bodenwrange abgestützt. Hierdurch ergebensich für die Rahmenbauteile (Deckrahmen, Seitenrahmen und Bodenwrange) andere Lager- und Kopplungsbedingungen. Die Balkenersatzsysteme, mit denen in den 50er Jahren die Rahmenspantkonstruktionen berechnet wurden, sind von der Modellierung der Lagerungen auf die heutigen Konstruktionen nicht mehr anwendbar.
Zum anderen sind mittlerweile auf dem Rhein auch größere Schiffe zugelassen. Früher waren die maximalen Abmessungen auf eine Länge von 110m und eine Breite von 11,4m beschränkt, heute werden Längen bis zu 135m genehmigt. Containerschiffe sind in dieser Größe schon gebaut worden, sie weisen z.T. eine Gesamtbreite von 14,4m auf. Für Tankschiffe liegen hier allerdings noch keine Erfahrungswerte vor.
Damit wird eine Überarbeitung und Modernisierung der GL-Bauvorschriften notwendig. Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll deshalb die Querfestigkeit von Doppelhüllen-Binnentankschiffen vom Typ C (Chemikalientanker) entsprechend den heute gültigen Randbedingungen untersucht werden. Zubeachten war hierbei u.a. auch die Einhaltung der vom Gesetzgeber in der Verordnung über die Beförderung gefährlicher Güter auf Binnengewässern ADNR gestellten Anforderungen an diesen Tankschiftlyp.
Gang der Untersuchung:
Der erste Schritt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Querfestigkeit der Tankräume von Schiffen, die in der derzeitigen Konstruktionsweise gebaut wurden über FEM-Analysen. Hierzu wurden geeignete FEM-Modelle entwickelt, sowie die maßgeblichen Lastfälle und Lagerungsbedingungen festgelegt.
In einem zweiten Schritt wird für die betrachteten Rahmenspanten eine Berechnung über ein entsprechendes Balkenersatzsystem hergeleitet. Ein Vergleich der in der FEM-Analyse und in der Balkenrechnung ermittelten Ergebnisse soll dann Aufschluß darüber bringen, inwieweit der Ansatz eines Balkenersatzsystems zur Berechnung der Rahmenbauteile gesicherte Ergebnisse liefern kann.
Ziel ist es hierbei, aufbauend auf diesen Ergebnissen Berechnungsgrundlagen und -Formeln zur Dimensionierung der Rahmenbauteile zu entwickeln, wobei hier als Schwerpunkt der Deckrahmen zu behandeln ist.
In einem Unterpunkt wird noch auf die Positionierung und die Gestaltung von Durchstiegslöchern in den Seitenrahmen eingegangen. Diese Durchstiegslöcher werden in den ADNR gefordert. Als Ergebnis sollen hier Vorschläge zur Positionierung des Lochs und zur Auslegung der Lochgurtung formuliert werden, so daß überkritische Spannungen infolge lokaler Effekte durch das Loch ausgeschlossen werden können.
Die Berechnungen in dieser Untersuchung werden mit dem Ansatz durchgeführt, daß die Belastungen der Querbauteile durch Schiffslängsdurchbiegung und Torsion vernachlässigbar sind.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Abkürzungsverzeichnis4
1.Einleitung7
2.Anforderungen an den Doppelhüllentanker Typ C gemäß ADNR9
3.Die angesetzen Lastfälle12
4.Die FEM-Analys...
Die in der aktuellen Auflage der Bauvorschriften des Germanischen Lloyds für Binnenschiffe veröffentlichten Dimensionierungsformeln für die Querbauteile von Doppelhüllen-Binnentankschiffen wurden in den 50er Jahren basierend auf Rechnungen nach der Balkentheorie entsprechend den damaligen Randbedingungen entwickelt. Diese Randbedingungen sind heute allerdings nicht mehr gültig.
Zum einen hat sich die Konstruktionsweise geändert. Bis vor einigen Jahren wurden Doppelhüllen-Binnentankschiffe noch mit einem durchgehenden Mittellängsschott gebaut. Die heutigen Neubauten werden dagegen ohne Mittellängsschott ausgeführt. Statt dessen werden bei jedem Rahmenspant die Deckrahmen über ein Rund-Vollprofil auf Mitte Schiff an der Bodenwrange abgestützt. Hierdurch ergebensich für die Rahmenbauteile (Deckrahmen, Seitenrahmen und Bodenwrange) andere Lager- und Kopplungsbedingungen. Die Balkenersatzsysteme, mit denen in den 50er Jahren die Rahmenspantkonstruktionen berechnet wurden, sind von der Modellierung der Lagerungen auf die heutigen Konstruktionen nicht mehr anwendbar.
Zum anderen sind mittlerweile auf dem Rhein auch größere Schiffe zugelassen. Früher waren die maximalen Abmessungen auf eine Länge von 110m und eine Breite von 11,4m beschränkt, heute werden Längen bis zu 135m genehmigt. Containerschiffe sind in dieser Größe schon gebaut worden, sie weisen z.T. eine Gesamtbreite von 14,4m auf. Für Tankschiffe liegen hier allerdings noch keine Erfahrungswerte vor.
Damit wird eine Überarbeitung und Modernisierung der GL-Bauvorschriften notwendig. Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll deshalb die Querfestigkeit von Doppelhüllen-Binnentankschiffen vom Typ C (Chemikalientanker) entsprechend den heute gültigen Randbedingungen untersucht werden. Zubeachten war hierbei u.a. auch die Einhaltung der vom Gesetzgeber in der Verordnung über die Beförderung gefährlicher Güter auf Binnengewässern ADNR gestellten Anforderungen an diesen Tankschiftlyp.
Gang der Untersuchung:
Der erste Schritt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Querfestigkeit der Tankräume von Schiffen, die in der derzeitigen Konstruktionsweise gebaut wurden über FEM-Analysen. Hierzu wurden geeignete FEM-Modelle entwickelt, sowie die maßgeblichen Lastfälle und Lagerungsbedingungen festgelegt.
In einem zweiten Schritt wird für die betrachteten Rahmenspanten eine Berechnung über ein entsprechendes Balkenersatzsystem hergeleitet. Ein Vergleich der in der FEM-Analyse und in der Balkenrechnung ermittelten Ergebnisse soll dann Aufschluß darüber bringen, inwieweit der Ansatz eines Balkenersatzsystems zur Berechnung der Rahmenbauteile gesicherte Ergebnisse liefern kann.
Ziel ist es hierbei, aufbauend auf diesen Ergebnissen Berechnungsgrundlagen und -Formeln zur Dimensionierung der Rahmenbauteile zu entwickeln, wobei hier als Schwerpunkt der Deckrahmen zu behandeln ist.
In einem Unterpunkt wird noch auf die Positionierung und die Gestaltung von Durchstiegslöchern in den Seitenrahmen eingegangen. Diese Durchstiegslöcher werden in den ADNR gefordert. Als Ergebnis sollen hier Vorschläge zur Positionierung des Lochs und zur Auslegung der Lochgurtung formuliert werden, so daß überkritische Spannungen infolge lokaler Effekte durch das Loch ausgeschlossen werden können.
Die Berechnungen in dieser Untersuchung werden mit dem Ansatz durchgeführt, daß die Belastungen der Querbauteile durch Schiffslängsdurchbiegung und Torsion vernachlässigbar sind.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Abkürzungsverzeichnis4
1.Einleitung7
2.Anforderungen an den Doppelhüllentanker Typ C gemäß ADNR9
3.Die angesetzen Lastfälle12
4.Die FEM-Analys...
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