Entwicklung von Standardrohrhaltern für den Schiffbau (AVIF-Nr. A 183)

Durchführende Stelle: Technische Universität Hamburg-Harburg (Prof. Fricke)

Bearbeitungszeitraum: 01.01.2002 - 31.12.2003

Abschlussbericht: CMT 3/2004


Projektzusammenfassung

 

Die Rohrleitungen in den Maschinenräumen von Schiffen werden nach Örtlichkeit mit z.T. recht einfachen Rohrhaltern nach DIN 86027 gelagert, die aus Rohrschellen und Distanzhaltern aus Flachstählen bestehen. An diesen zeigten sich wiederholt bereits bei Probefahrten und in der frühen Einsatzphase Anrissschäden, welche aufwendige Reparaturen und Modifikationen der Rohrhalterung nach sich zogen. Eine Analyse des Ist-Zustandes zeigte, dass überwiegend schwächere Rohrhalter mit relativ schmalen Flachstählen betroffen waren, wobei zumeist der rohrseitige Anschluss schadensanfällig war.

In den vorliegenden Untersuchungen wurden Schwingungsmessungen an ausgewählten Rohrsystemen durchgeführt und begleitenden Berechnungen verglichen. Eine treffsichere Abschätzung der niedrigsten Eigenfrequenzen, die zu resonanzfreien Auslegung erforderlich ist, war nur unter Berücksichtigung der Teileinspannung der in Plattenfeldern gelagerten Rohrhalter möglich. Bei resonanter Erregung traten nennenswerte Schwingungsamplituden und Beanspruchungen auf, während die Beanspruchungen bei erzwungenen Schwingungen außerhalb der Eigenfrequenzen sehr niedrig waren. Hinsichtlich des Festigkeitsverhaltens wurden fünf Rohrhaltervarianten experimentell und rechnerisch untersucht. Neben statischen Messungen der Beanspruchungen beim Festziehen der Schrauben, welches an mehreren Stellen überelastische Dehnungen verursacht, wurden Schwingfestigkeitsversuche unter zyklischer Zug- und Biegebelastung der Rohrhalter durchgeführt. Hierbei wurde die Rohrhalterform im Hinblick auf ein möglichst gutes Schwindfestigkeitsverhalten bei geringem Materialeinsatz optimiert. Die Spannungsergebnisse aus den begleitenden Finite-Elemente-Rechnungen waren nur für Relativvergleiche nutzbar, weil die tatsächlichen Beanspruchungen sehr von Vorverformungen bzw. dem Kontakt der Schellen und von Reibeinflüssen beeinflusst wurden.

Abschließend wurde ein Leitfaden für den Konstrukteur erstellt, der die erzielten Ergebnisse und gewonnenen Erfahrungen zusammenfasst und Hinweise für den Einsatz der Rohrhaltervarianten gibt.

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