Konstruktion und Festigkeit von Schiffen

Konstruktion und Festigkeit sind in der Schiffbautechnik eng verbundene Gebiete, weil einerseits der konstruktive Entwurf in hohem Maße Festigkeitsgesichtspunkte berücksichtigen muss, andererseits sich hierfür spezielle Wege der Modellbildung, Verfahren zur Strukturanalyse und Kriterien zur Bewertung der Festigkeit entwickelt haben.

Der konstruktive Schiffsentwurf erfolgt heute ähnlich wie in anderen konstruktiven Bereichen rechnergestützt mit CAD-Programmen (Abb. 1). Hierdurch wird die schnelle Ausarbeitung von Strukturvarianten mit dem Ziel einer Optimierung sowie die unmittelbare Bereitstellung der fertigungsrelevanten Informationen bis hin zur Simulation des Fertigungsprozesses vorab auf dem Computer ermöglicht.

Für einen effektiven Konstruktionsprozess in einer EDV-gestützten Umgebung ist eine werftübergreifende Standardisierung der Konstruktionsdetails wichtig. Darüber hinaus fördert die Bereitstellung des vorhandenen Wissens über das Strukturverhalten der jeweils bearbeiteten Details die Produktqualität und die Vermeidung von Konstruktionsfehlern. Hierzu wurde ein Verbundvorhaben zu „Konstruktionsstandards für schiffbauliche Strukturen zum Einsatz in CAD-Systemen (KonSenS)“ initiiert, an dem neben mehreren Werften und der Universität Rostock auch die TUHH beteiligt ist. Das zu entwickelnde Expertensystem KonSenS soll maßgeblich dazu beitragen, den Konstruktionsprozess in einer CAD-Umgebung effektiver zu gestalten und mit hinterlegtem Wissen zu unterstützen.

Durch den Einsatz neuer Werkstoffe und Fertigungsmethoden unterliegt die Schiffskonstruktion einem fortwährenden Veränderungsprozess, der von Seiten der Wissenschaft und Forschung begleitet wird. Beispiele hierfür sind so genannte SPSPaneele (SPS = Sandwich Plate System), bei denen Sandwich-Paneele mit Stahlplatten als Deckschichten und einem Kern aus Polyurethan verwendet werden. Hierdurch kann auf die Versteifung zwischen den hohen Trägern verzichtet werden (Abb. 2), wodurch anrissgefährdete Details vermieden werden. Die Festigkeitseigenschaften werden derzeit an der TUHH näher untersucht. Neben einer vereinfachten Fertigung sowie positiven Eigenschaften hinsichtlich der Schall- und Feuerisolierung wird auch ein verbessertes Verhalten bei Schiffskollisionen erwartet.