船體曲面外板縱骨的排布方法與流程
2023-10-09 08:54:44 1
本發明涉及一種船體曲面外板縱骨的排布方法。
背景技術：
目前，對於船體曲面外板上縱骨的排布方法主流有兩種：直線法和折線法。在現有技術中，如圖1、圖2、圖3和圖4所示，圖1為在船體的中部用與船長垂直的平面剖切船體得到的橫剖面，直線法是用垂直於船體中橫剖面，且與水平面成一定夾角的平面剖切船體，該平面與船體外板2』的交線，亦稱外板縱骨軌跡線11』，外板縱骨軌跡線11』在船體肋骨的型線圖上的投影為直線，外板縱骨1』即沿該直線排布。折線法是直線法的延伸，用兩個或兩個以上的垂直於中橫剖面，且與水平面成不同夾角的平面剖切船體，這些平面與船體外板2』的交線在船體肋骨的型線圖上的投影成折線形式。直線法比較適合於外板平直區域或曲度變化不大的區域，對於曲度變化較大的首尾區域，則必須使用折線法。
雖然直線法或折線法得出的外板縱骨軌跡線11』，在船體肋骨的型線圖上的投影均為直線段，但這並不意味著外板縱骨1』的腹板12』也在上述剖切船體的平面內。這是因為在船體肋骨的型線圖中，自外板肋骨線21』與外板縱骨軌跡線11』的交點作該外板肋骨線21』的切線，該切線與外板縱骨軌跡線11』的交角不一定滿足協同結構規範(即：hcsr規範)不小於75°的要求，外板縱骨1』的腹板12』不可能與外板縱骨軌跡線11』在同一平面內。排布外板縱骨1』時，其出發點之一是使腹板12』與所在位置的外板肋骨線21』儘量成直角。直線法的缺點是使用範圍比較窄；折線法的缺點是：在外板縱骨1』折彎處，因前後兩段外板縱骨1』扭轉角度不一樣，導致前後兩段外板縱骨1』在折點處相互錯開，產生剪刀現象。若前後兩段外板縱骨1』在與折角點相鄰的兩個強框架上的相對扭轉角度大於或等於15°時，為避免這兩段外板縱骨1』的腹板12』和面板相交過長，則在折點處需設置一個三角板以連接前後兩段外板縱骨1』。如果一根外板縱骨1』存在多個在兩個相鄰強框上的相對扭轉角度大於或等於15°的情況，則就需要設置相應數量的三角板。增加這些連接外板縱骨1』的三角板，降低了船廠的生產效率。況且這些三角板製做時需放一定的餘量，待現場裝配時再修割實配，因此又增加了大量的現場實配工作量，施工工人很有意見。
另外，採用直線法或折線法排布外板縱骨1』時，外板肋骨線21』上的外板縱骨1』間距(兩外板縱骨1』間的外板肋骨線21』舷長)是不相等的。根據協同結構規範，考量外板縱骨1』的強度有兩個重要技術指標，一個是腹板12』的剖面面積，另一個是外板縱骨1』的剖面模數，這兩個指標均與外板縱骨1』間距成正比關係。因此，在對某根外板縱骨1』做強度計算時，應選定間距最大值做為該外板縱骨1』的計算間距，求取上述兩個技術指標的值，並與擬選用外板縱骨1』的實際值進行比較，以判斷是否滿足規範要求。由於強度計算時需要選取外板縱骨1』間距的最大值，因此，選取的外板縱骨1』尺寸在間距小的位置，強度冗餘過大，不夠經濟，也增加了船體的自重，相應地載貨量也小了。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是為了克服現有船體曲面外板的縱骨排布效率低，增加結構重量等缺陷，提供一種船體曲面外板縱骨的排布方法。
本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：
一種船體曲面外板縱骨的排布方法，其特點在於，其包括以下步驟：
步驟1、選定一縱向主要構件；
步驟2、以所述縱向主要構件為基準分別向其兩側按照等弧長劃分船體肋骨並形成若干個縱骨軌跡線；
步驟3、根據所述縱骨軌跡線安裝外板縱骨，且所述外板縱骨的腹板與外板之間的夾角不小於75度，所述外板縱骨的扭轉角度不超過1度/米。
較佳地，在步驟1中，所述縱向主要構件為縱桁或者縱艙壁。
較佳地，在步驟2中，若干個所述船體肋骨均與所述縱向主要構件之間交叉相連接，所述弧長的長度為l；
在每一所述船體肋骨上沿所述縱向主要構件的同一側取一第一縱骨點，所述第一縱骨點與所述縱向主要構件之間的所述船體肋骨的長度為l，若干個所述第一縱骨點之間的連線形成有其中第一條所述縱骨軌跡線s1；
在每一所述船體肋骨上沿所述縱骨軌跡線s1的同一側取一第二縱骨點，所述第二縱骨點與所述其中一條所述縱骨軌跡線s1之間的所述船體肋骨的長度為l，若干個所述第二縱骨點之間的連線形成有其中第二條所述縱骨軌跡線s2；
依次循環，在每一所述船體肋骨上取一第n縱骨點，所述第n縱骨點與相鄰所述縱骨軌跡線之間的所述船體肋骨的長度為l，若干個所述第n縱骨點之間的連線形成有其中第n條所述縱骨軌跡線sn，n為大於或等於3的正整數。
較佳地，若干個所述縱骨軌跡線在所述船體肋骨的型線圖和所述外板的展開圖上均光順。
較佳地，在步驟3中，所述外板縱骨與底邊艙斜板之間存有間隙。
較佳地，在步驟3中，橫向強框上設有切口，所述外板縱骨插入所述切口。
較佳地，所述外板縱骨包括有面板、腹板、若干個加強肘板，所述腹板的底部連接於所述外板，所述腹板的頂部連接於所述面板，所述加強肘板連接於所述面板、所述腹板、所述外板。
較佳地，在步驟3中，沿所述腹板的長度方向上所述腹板的彎曲角度為所述外板縱骨的扭轉角度，所述腹板的彎曲角度不超過1度/米。
在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。
本發明的積極進步效果在於：
本發明的船體曲面外板縱骨的排布方法，外板縱骨沒有彎折，縱骨軌跡線沒有尖點，有利於力的有效傳遞，且無需過渡三角板，省去了現場修割實配時間，提高了生產效率；同時，外板縱骨之間間距相等，尺寸比較經濟，既節省了材料費用，又減輕了船舶自重，且滿足規範要求。
附圖說明
圖1為現有技術的船體的內部結構示意圖。
圖2為現有技術的外板縱骨軌跡線及外板肋骨線的示意圖。
圖3為現有技術的外板縱骨及外板肋骨線的示意圖。
圖4為現有技術的船體的外板縱骨的結構示意圖。
圖5為本發明較佳實施例的船體曲面外板縱骨的排布方法的流程圖。
圖6為本發明較佳實施例的船體的部分內部結構示意圖。
圖7為本發明較佳實施例的外板肋骨線及舷側縱桁的示意圖。
圖8為本發明較佳實施例的船體曲面外板型線圖。
附圖標記說明：
外板縱骨1』，外板縱骨軌跡線11』，腹板12』
船體外板2』，外板肋骨線21』
外板縱骨1，縱骨軌跡線11，第一縱骨點111，第二縱骨點112
腹板12，面板13
外板2，船體肋骨21
舷側縱桁3
底邊艙斜板4，底邊艙斜板軌跡線41
具體實施方式
下面通過實施例的方式並結合附圖來更清楚完整地說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。
在對船體曲面外板縱骨排布之前，需要先分析外板的曲度變化情況。對於一般民用船舶，由於機艙布置在尾部，螺旋槳安裝在船尾，因此尾部的線型變化比首部的要大得多，亦即外板的曲度變化尾部比首部大得多。就首、尾的肋骨線型來說，尾部肋骨線是下部比上部變化大，而首部的肋骨線則是上下變化都比較平緩。本發明的船體曲面外板縱骨的排布方法就以尾部區域的曲面外板縱骨排布為例，首部區域曲面外板縱骨排布也可參照本發明的船體曲面外板縱骨的排布方法進行操作。
如圖5、圖6、圖7和圖8所示，本發明的船體曲面外板縱骨的排布方法，其包括如下步驟：
步驟101、選定一縱向主要構件。
在該步驟中，對於船體的尾部區域，曲面外板縱骨排布主要是指尾貨艙及其前後區域。自機艙至船尾的曲面外板，其上的結構主要是橫骨架式，橫骨架式的主要結構為船體肋骨21，只有頂部一小塊區域是縱骨架式，縱骨架式區域的外板曲度也不大。根據船體肋骨21的肋骨型線圖，在肋骨型線圖中繪製主要構件的軌跡線，將尾部曲面外板上的主要構件反映到肋骨型線圖上。
其中，選定的縱向主要構件可以為縱桁或者縱艙壁。縱向主要構件的位置是固定的，不能隨意變更。在尾貨艙區域的底邊艙斜板4扁而高，為了增加底邊艙斜板4的側向強度，大約在高度中間位置會增加一根舷側縱桁3。可以選擇舷側縱桁3為參照對象進行外板縱骨1的排布。
步驟102、以縱向主要構件為基準分別向其兩側按照等弧長劃分船體肋骨21並形成若干個縱骨軌跡線11。
在該步驟中，若干個船體肋骨21均與舷側縱桁3之間交叉相連接，弧長的長度為l。在每一船體肋骨21上沿舷側縱桁3的同一側取一第一縱骨點111，第一縱骨點111與舷側縱桁3之間的船體肋骨21的長度為l，若干個第一縱骨點111之間的連線形成有其中第一條縱骨軌跡線11；在每一船體肋骨21上沿第一條縱骨軌跡線11的同一側取一第二縱骨點112，第二縱骨點112與其中第一條縱骨軌跡線11之間的船體肋骨21的長度為l，若干個第二縱骨點112之間的連線形成有其中第二條縱骨軌跡線11；依次循環，在每一船體肋骨21上取一第n縱骨點，第n縱骨點與相鄰縱骨軌跡線11之間的船體肋骨21的長度為l，若干個第n縱骨點之間的連線形成有其中第n條縱骨軌跡線11，n為大於或等於3的正整數。從而可以在外板2上得到一系列的縱骨軌跡線11。
根據協同結構規範規定，連續的外板縱骨1可以相當的程度參加船體梁總縱彎曲。因此，若干個縱骨軌跡線11在船體肋骨21的型線圖和外板2的展開圖上均需要光順。如果存在明顯不光順情況，則必須回到肋骨型線圖中手工調整縱骨軌跡線11，直到該縱骨軌跡線11在船體肋骨21的型線圖和外板2的展開圖上均光順為止。
步驟103、根據縱骨軌跡線11安裝外板縱骨1，且外板縱骨1的腹板12與外板2之間的夾角不小於75度，外板縱骨1的扭轉角度不超過1度/米。
外板縱骨1包括有面板13、腹板12、若干個加強肘板(圖中未示出)，腹板12的底部連接於外板2，腹板12的頂部連接於面板13，加強肘板連接於面板13、腹板12、外板2，加強外板縱骨1的結構強度。
根據協同結構規範的要求，在橫剖面圖中，腹板12與外板2的交角不得小於75度，也就是腹板12與船體肋骨21之間的交角也不小於75度。由於曲面有線型變化，為保證腹板12與外板2交角不小於75度，外板縱骨1需要進行扭曲。沿腹板12的長度方向上腹板12的彎曲角度為外板縱骨1的扭轉角度。
為了保證腹板12的彎曲角度不超過1度/米。可以利用橫向強框來扭轉外板縱骨1，是因為橫向強框是板架結構，一般為鋼板加裝加強筋，橫向強框上可以設有切口，外板縱骨1插入切口，即腹板12插入切口並與橫向強框固定連接，利用切口的角度和方向來控制外板縱骨1的角度。保證兩個橫向強框之間腹板12的相對扭轉角度不大於1度/米。
從工藝性方面考慮，如可裝配，可焊接和可清理等，根據縱骨軌跡線11安裝外板縱骨1時需要確定中止位置。底邊艙斜板4與外板2之間的交線形成有底邊艙斜板軌跡線41，在底邊艙斜板軌跡線41的部位是尖的，因此，外板縱骨1與底邊艙斜板4之間可以存有間隙，最上面的外板縱骨1不能布置得太高，太高了不僅會與底邊艙斜板4上的縱骨相碰，也不能施工，為了防止外板縱骨1過高而影響施工，外板縱骨1與底邊艙斜板軌跡線41應有一定的距離。
雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。