Diese Veröffentlichung beschäftigt sich mit der Fragestellung, doppelwandige Schiffsseitenwände mit granulärem Material zu verfüllen, um schiffbauliche Strukturen hinsichtlich Kollisionen, Explosionen usw. zu verstärken. Bei der Auswahl des Füllstoffes wurde großer Wert darauf gelegt, dass das gewählte Material leicht, hydrophob, einfach zu Befüllen und wieder zu Entnehmen, feuerbeständig und darüber hinaus umweltverträglich ist. Trotz fehlender Schubübertragung an die umliegende Stahlstruktur, konnte eine signifikante Wirkung (71% mehr absorbierte Energie) durch die gewählten multizellularen Glashohlkugeln in einem Kollisionsversuch im Maßstab 1:3 experimentell erzielt werden. Um die Wirkung der multizellularen Glashohlkugeln realitätsnah zu untersuchen, wird in Anlehnung an eine kürzlich im Hamburger Hafen stattgefundene Kollision zwischen einem Fracht- und Binnenschiff eine Kollision zwischen einer freischwimmenden Schute und einem kleinen Containerschiff simuliert. Neben der strukturellen Mechanik wird gleichzeitig die externe Dynamik abgebildet und betrachtet. Um die benötigten hydrodynamischen Zusatzmassen bestimmen zu können, wird im ersten Schritt ein Kontaktkraftverlauf durch eine konservative Annahme von 50% Zusatzmasse mit LS-DYNA und der Subroutine MCOL ermittelt. Diese wird anschließend an eine RANSE-Simulation mit ANSYS-CFX übergegeben. Im zweiten Schritt werden die Reaktionskräfte sowie das Reaktionsmoment durch die CFX-Rechnung ermittelt und anschließend auf die auf Feedern gebettete Schute in LS-DYNA aufgebracht. Nach zweimaligen durchlaufen diesen Prozess, lassen sich nahezu keine Unterschiede in den Kontaktkräften der LS-DYNA Simulationen beobachten. Um die Variante mit gefüllter Doppelhüllenstruktur ohne aufwendige CFX-Simulationen berechnen zu können, werden die Parameter der Zusatzmassen in MCOL mit dem zuvor ermittelten Kontaktkraftverlauf validiert. Die validierte Berechnung der Schutenstruktur zeigt, dass sich durch Einbringen der multizellularen Glashohlkugeln das Aufreißen der Innenhülle vermeiden lässt und die gesamte Struktur 12% weniger Verformungsenergie aufnimmt (Intaktbleiben der Innenhülle). Dabei werden 40% der Energie von den Füllstoffen und 60% von der Stahlstruktur aufgenommen.

    The behaviour of ship double hull side structures in case of a collision was investigated in four quasi-static and large scaled experiments on the test facility of the Institute for Ship Structural Design and Analysis of TUHH. Two of the experiments were performed with a side structure filled with multicellular glass hollow spheres. On the basis of these experiments the accompanied simulations could have been validated. For the determination of the material properties several tests were conducted. Details can be taken from the corresponding final report of the joint research project ELKOS [6]. The paper presents one example of application for which the experience gained can be transferred to simulations. The example of application deals with a ship-to-ship collision between a small container vessel and a standard barge. For simulations close to reality the evaluation of hydrodynamic added mass is of high importance. The added mass describes the additional effect resulting from the fluid acting on the accelerated structure during the collision. The calculations of the example of application are performed with the explicit finite element program LS-DYNA applying the subroutine MCOL whereas the added mass is evaluated by RANS simulations (conducted with the computational fluid dynamics program CFX). Finally a comparison of the calculations to values out of literature is presented. The achieved results show that the application of multicellular glass hollow spheres improves the collision resistance significantly without changing the conventional side structure. For the presented example flooding of the aft compartment could have been prevented.


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    Titel :

    Multizellulare Glashohlkugeln zur Verstärkung von Doppelhüllen in der Schiffskonstruktion


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2014


    Format / Umfang :

    15 Seiten, Bilder, Tabellen, 15 Quellen


    Anmerkungen:

    (nicht paginiert)



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Datenträger


    Sprache :

    Deutsch




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