船舶複合材料上層建築與鋼質主船體連接的接頭結構的製作方法

2023-12-12 10:30:42

本發明涉及船舶技術領域，特別涉及一種用於船舶複合材料上層建築與鋼質主船體連接的接頭結構。

背景技術：

船舶的穩性設計是極其重要的。位於高處重量的減少可以帶來全船重心位置的降低和穩性的增強。在傳統鋼質主船體基礎上應用輕質的船舶複合材料上層建築，是一種有效的減少高處重量的方法。採用複合材料建造上層建築結構除了可以降低全船重量重心以外，複合材料的低材料彈性模量可減少長上層建築在總縱彎曲中的參與度，降低上層建築設計的難度。

船舶複合材料上層建築與鋼質船體的連接問題，由於其重要性及受力的複雜性，一直是設計者關注的重點。傳統的複合材料/鋼材連接方法有膠結、螺栓連接、釺焊和擴散焊等。現有的複合材料上建側壁與主船體外板連接技術最普遍採用的方法，是將鋼板插入纖維增強板夾芯複合結構中一體成型，屬於膠結連接方法的一種。這種技術存在膠接強度離散性較大、剝離強度較低、難以傳遞較大載荷，力學性能受溼、熱、腐蝕介質等環境影響較大，需要加溫加壓固化設備修補困難等問題。另一種主流的連接技術是採用連接過渡件與複合材料螺栓連接。該技術存在穿孔引起的基板強度下降的問題。

針對傳統複合材料/鋼材連接技術存在的力學和工藝問題，需要提出一種新的船舶複合材料上層建築與鋼質主船體連接的接頭結構，在降低連接結構重量，提高連接強度和可靠性的同時，實現便捷的施工、維修和低的後期維護費用。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種用於船舶複合材料上層建築與鋼質主船體的結構連接接頭結構設計，能夠提高複合材料與鋼連接的可靠性、降低艦艇全壽期連接接頭的維護成本，滿足船舶建造工藝的要求，具備易操作性、可靠性、通用性。

為了解決上述問題，本發明提供一種船舶複合材料上層建築與鋼質主船體連接的接頭結構，所述接頭結構與所述船舶複合材料上層建築之間通過兩種連接方式結合，所述接頭結構與鋼製主船體之間通過焊接方式連接。

可選地，所述接頭結構與所述船舶複合材料上層建築之間通過膠結和螺栓連接的方式連接。

可選地，所述接頭結構為y型，所述y型結構的凹槽用於與所述船舶複合材料上層建築相連接，所述y型結構的遠離凹槽的一側用於與鋼製主船體之間相連接。

可選地，所述接頭結構包括：一平板，一折邊板，該折邊板的側邊與所述平板以焊接方式連接以形成所述y型的凹槽。

可選地，所述平板和折邊板的厚度相同。

可選地，所述接頭結構還包括若干間隔設置的中間過渡肘板，以使得所述接頭結構具有連續性。

可選地，所述中間過渡肘板之間等間隔設置，所述中間過度肘板之間間隔為230-270毫米，所述中間過渡肘板的厚度為9-11毫米。

可選地，所述凹槽的底部開口尺寸小於凹槽的頂部的開口尺寸，從而凹槽的側壁呈現向內削斜面，所述船舶複合材料上層建築具有與該削斜面對應削斜部，該削斜部放置於所述削斜面中，並且在削斜部與削斜面之間的一部分通過膠結方式連接，另一部分通過兩排緊固螺栓方式連接，所述緊固螺栓穿過船舶複合材料上層建築和凹槽的側壁。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明提供的接頭結構與所述船舶複合材料上層建築之間通過兩種連接方式結合，所述接頭結構與鋼製主船體之間通過焊接方式連接，提高了兩種材料間連接的可靠性，同時減少了船廠施工難度，實現了連接接頭在製造、更換和維修中可重複裝配和拆卸。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的接頭結構的三維模型圖；

圖2是圖1的三維模型圖的y型結構的橫截面的剖面圖。

具體實施方式

本發明提供一種船舶複合材料上層建築與鋼質主船體連接的接頭結構，所述接頭結構與所述船舶複合材料上層建築之間通過兩種連接方式結合，所述接頭結構與鋼製主船體之間通過焊接方式連接。

下面結合具體的實施例對本發明的技術方案進行說明。

為了更好的說明本發明的技術方案，請參考圖1及圖2，圖1是本發明一個實施例的接頭結構的三維模型圖；圖2是圖1的三維模型圖的y型結構的橫截面的剖面圖。

如圖1所示，本發明所述的接頭結構呈現y型。所述y型結構的凹槽用於與所述船舶複合材料上層建築相連接，所述y型結構的遠離凹槽的一側用於與鋼製主船體之間相連接。

具體地，所述接頭結構包括平板1，折邊板2，該折邊板2的側邊與所述平板1以焊接方式連接以形成y型，並且折邊板2和折邊板1之間形成凹槽。當然，在其他的實施例中，所述平板1與折邊板之間也可以通過其他方式(比如螺絲螺母、銷釘、膠接等)結合，或者y型的接頭結構通過一體化加工方式形成。平板1包括第一平板11和第二平板12，所述第二平板12與折邊板1之間形成凹槽，所述第一平板11沿凹槽的開口的相反的方向延伸。所述第二平板12的長度b為100毫米。

作為優選的實施例，結合圖2，所述平板1和折邊板2的厚度c相同，所述厚度為10毫米。為了在接頭結構形成連續性的過渡，所述接頭結構還設置有中間過渡肘板4。本實施例中，該中過渡肘板4的數目為多個，多個中間過渡肘板4間隔設置，中間過渡肘板4呈現三角結型，三角形的一邊與折邊板2的一側(即y型結構的凹槽的底部)焊接，三角形的另一邊與第一平板11焊接。

所述中間過渡肘板4之間的間隔可以相同也可以不同，在本實施例中，所述中間過渡肘板4之間等間隔設置，這樣有助於提高各個中間過度肘板4之間的受力平衡。中間過渡肘板4與平板1、折邊板2之間也可以通過其他方式固定。所述中間過度肘板4之間間隔為230-270毫米，所述中間過渡肘板4的厚度為9-11毫米。在本發明一個實施例中，所述中間過度肘板4之間間隔為250毫米，所述中間過渡肘板4的厚度為10毫米。

參考圖2，本發明所述的接頭結構與所述船舶複合材料上層建築之間通過兩種連接方式結合，所述接頭結構與鋼製主船體之間通過焊接方式連接。

整個y型接頭接頭的長度a為250毫米，y型接頭結構的一端與船舶複合材料上層建築7相連接，另一端與鋼製主船體3之間相連接。並且為了提高連接的可靠性，同時減少了船廠施工難度，實現了連接接頭在製造、更換和維修中可重複裝配和拆卸，在所述接頭結構與所述船舶複合材料上層建築7之間通過兩種連接方式結合，所述接頭結構與鋼製主船體3之間通過焊接方式連接。作為一個實施例，所述接頭結構與所述船舶複合材料上層建築7之間通過膠結和螺栓連接的方式連接。

接頭結構的平板1的一部分(即第二平板12)和折邊板2構成y型結構，並且以焊接方式形成凹槽，凹槽的底部寬度d為40毫米。所述船舶複合材料上層建築7設置在凹槽中，平板1的另一部分(即第一平板11)向凹槽的下方延伸，與鋼製主船體3之間連接。

為了增加所述船舶複合材料上層建築與所述接頭結構之間連接的可靠性，所述凹槽凹槽的底部開口尺寸小於凹槽的頂部的開口尺寸，從而凹槽的側壁呈現向內削斜面，上述向內削斜面可以在接頭結構中連續性的過渡。

為了更好的將船舶複合材料上層建築與接頭結構結合，所述船舶複合材料上層建築具有與該削斜面對應削斜部，該削斜部放置於所述削斜面中，並且在削斜部與削斜面之間的一部分通過膠結方式連接，另一部分通過法蘭方式連接，並通過兩排緊固螺栓6方式固定，所述緊固螺栓6穿過船舶複合材料上層建築和凹槽的側壁。削斜部與削斜面之間填充粘合劑層5。

綜上，本發明提供的接頭結構與所述船舶複合材料上層建築之間通過兩種連接方式結合，所述接頭結構與鋼製主船體之間通過焊接方式連接，提高了兩種材料間連接的可靠性，同時減少了船廠施工難度，實現了連接接頭在製造、更換和維修中可重複裝配和拆卸。

因此，上述較佳實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。