船体舭部结构及其制备方法以及舭部结构建造用坞墩与流程

1.本发明涉及海洋集装箱船技术领域，具体为船体舭部结构及其制备方法以及舭部结构建造用坞墩。


背景技术：

2.船的舭部结构是船舷侧板与船底板交结的线型部分，而船的舭部结构安装有连续型材是舭龙骨；现有技术中,舭部结构在一个货舱段内通常设置4档肋板,舭部结构圆弧位置装配一根舭龙骨,舭龙骨与外板焊接施工极度复杂,船舶在安装气膜减阻装置后在船底充当空气膜的气泡也极易从舭部结构泄漏,从而造成气膜减耗效果差。
3.随着国内外造船业突飞猛进的发展，船舶大型化、高速化的发展趋势，大型集装箱船的轻量化越来越被重视，在船体结构设计中，船体结构轻量化设计技术研究是船舶能效提升技术的基础，可有效减轻船舶结构自重、提升船舶性能、节约材料并降低船舶能耗。
4.对于大型集装箱船而言还存在舭龙骨结构复杂，舭部结构在一个货舱段范围内设置肋板过多，重量较重，抗横摇能力一般，气膜气泡逸散过快，海水箱内易堆积气泡的缺陷。
5.因此，为了提高舭部结构焊接质量，船体轻量化能显著的提高航行速度，有效地实现节能，降耗，减排以及提高船体抗横摇能力，提供一种船体舭部结构。


技术实现要素：

6.本发明目的是提供一种船体舭部结构，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明具有采用高强度轻量化的舭部结构型式，增加船舶抗横摇能力，限制气泡逸散，使得长时间停留在船舶下方，减少船舶与水的摩擦力，防止气体灌入海水箱的优点。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船体舭部结构，所述船体包括水平设置的箱位平台和船底板，包括在船体的宽度方向两侧沿中心轴面对称设置的舭部结构，舭部结构的纵身形状沿船体长度方向保持不变，所述舭部结构包括设在箱位平台与船底板之间由弧形的外板拼接而成的部分；
8.在外板与船底板相接处设有竖直设置的纵桁，纵桁上边沿延伸至箱位平台处，在外板的内侧设有与纵桁相互平行的内纵壁，内纵壁上边沿与箱位平台相接，在内纵壁的下边沿设有倾斜设置的舭部纵桁，舭部纵桁与内纵壁之间的夹角α为140
°
，舭部纵桁与纵桁成40
°
夹角设置，内纵壁、纵桁、舭部纵桁均沿船体纵向方向贯穿设置，所述舭部纵桁与纵桁的下边沿均伸出到外板外侧，舭部纵桁与纵桁的下边沿均设有与所在外板板壁平行设置的纵桁面板。纵桁和舭部纵桁伸出外板，增加船舶抗横摇能力和阻止气泡逸散及灌入海水箱内部，同时补充了舭部结构的强度，一个货舱段内取消了2道肋板，极大减轻了船体的重量。舭部纵桁与纵桁的下边沿均设有与所在外板板壁平行设置的纵桁面板，形成t字型加强结构，抗横摇能力加强，增加船舶舒适性，结构减重，降低成本和船舶自重，从而减少油耗。
9.优选的，所述舭部沿船体长度方向间隔设有若干排横肋板，每排横肋板均与船体横向截面平行设置，每排的横肋板设有若干个肋板体，肋板体均与内纵壁、纵桁、舭部纵桁
垂直固接。
10.更为优选的，所述内纵壁设置在距船体中心轴面距离为21～23m处。
11.更为优选的，所述箱位平台上方沿船体长度方向设有若干排集装箱放置部，沿船体长度方向前后相邻两排设为一组，每排集装箱放置部下方均设有一排横肋板，相邻两排集装箱放置部下方的横肋板向两排集装箱放置部相接处靠近设置。增加气膜减阻的效率，减少船舶航行中的阻力，从而减少油耗。
12.更为优选的，所述外板上设有舭部纵桁和纵桁穿过的安装孔，安装孔位于外板外壁一侧设有内坡口，舭部纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接，纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接。结构型式优化，减少舭龙骨施工量，增加工作效率。
13.更为优选的，所述舭部纵桁以及纵桁伸出船体外板的长度为400mm-500mm，纵桁面板由fb100
×
10的扁钢制成。对舭部纵桁以及纵桁进行加强，减少变形，结构稳固。
14.更为优选的，所述的船体舭部结构建造用坞墩，包括水平设置的钢梁底楞组成，钢梁底楞组成与船体外板之间设有沿船体长度方向设置的四列立柱，四列立柱沿中轴面两两对称设置，一侧两个立柱分布设置在纵桁的两侧，每列立柱包括若干个间隔设置的立柱本体，立柱本体与钢梁底楞组成垂直设置，立柱本体顶端设有两个嵌合设置的锲楞，锲楞上方设有水平垫木或者线型垫木，每个线型垫木的上表面均设有与外板外壁吻合的弧形面。水平垫木和线型垫木减少了支撑部件对船体的摩擦，木质材料减震效果更好，而且通过锲楞配合，能根据实际尺寸调整锲楞嵌合的相对位置，达到受力平衡的效果。
15.更为优选的，所述立柱本体的长度长于舭部纵桁与纵桁伸出外板外侧的长度，所述立柱前后相邻之间间隔为1.6m，所述钢梁底楞组成以及锲楞均为不锈钢材质制成。不锈钢锲楞不受环境温度影响，支撑强度高，支撑稳定可靠。
16.更为优选的，船体舭部结构的制备方法，包括如下步骤：
17.(1)根据船体的结构布局以及整体受力，通过应力分析计算，相邻立柱本体前后间隔1.6m设置，以纵桁为基准，测量划线在钢梁底楞组成上布置立柱本体的位置，立柱本体固定在钢梁底楞组成上，船体的底部落在水平垫木上，船体的外板支撑在立柱本体上的线型垫木上，船体与立柱本体之间通过调节两个嵌合设置的锲楞的相对位置来调节高度，立柱本体将船体支撑悬空，所有立柱本体与舭部纵桁外伸端以及纵桁外伸端互不干涉；立柱将船悬空设置，避免在制造的过程中，外伸的舭部纵桁和纵桁发生挤压变形，同时方便焊接操作，提高焊缝焊接质量。
18.(2)内纵壁以及纵桁的上端与箱位平台下表面通过角焊缝焊接固定，纵桁下端面由外板的安装孔伸至船体外部，纵桁下边沿与纵桁面板焊接固定，形成t型截面结构；所述内纵壁下边沿与舭部纵桁的上边沿搭接焊接，舭部纵桁与内纵壁成40
°
夹角设置，舭部纵桁倾斜设置，舭部纵桁由外板的安装孔伸至船体外部，舭部纵桁下边沿与纵桁面板焊接固定，形成t型截面结构。
19.(3)一部分横肋板分别与箱位平台、外板、内纵壁、舭部纵桁对接，另一部分横肋板分别与箱位平台、船底板、纵桁对接，对接处采用双面连续焊接连接。横纵焊接固定，加强结构稳固性高。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是:船体舭部通过沿船体纵向方向贯穿设置的内纵壁、纵桁、舭部纵桁，减少对横肋板的布置数量，降低成本和船舶自重，实现高强度轻
量化的舭部结构型式，从而减少油耗，增加船舶抗横摇能力，增加船舶舒适性；限制气泡逸散，使得长时间停留在船舶下方，减少船舶与水的摩擦力，增加气膜减阻的效率，减少船舶航行中的阻力，防止气体灌入海水箱，结构型式优化，减少舭龙骨施工量，增加工作效率的优点。
附图说明
21.图1为本发明的船体横向剖面主视图；
22.图2为本发明的船体舭部结构示意图；
23.图3为本发明的船体与建造用坞墩装配示意图；
24.图4为本发明的节点ⅰ局部放大图；
25.图5为本发明的节点ⅱ局部放大图；
26.图6为本发明的典型强框布置图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.请参阅附图1-3，一种船体舭部结构，所述船体包括水平设置的箱位平台8和船底板2，包括在船体的宽度方向两侧沿中心轴面对称设置的舭部结构3，舭部结构3的纵身形状沿船体长度方向保持不变，所述舭部结构3包括设在箱位平台与船底板之间由弧形的外板拼接而成的部分。
29.在外板与船底板相接处设有竖直设置的纵桁9，纵桁9上边沿延伸至箱位平台8处，在外板的内侧设有与纵桁相互平行的内纵壁6，所述内纵壁6设置在距船体中心轴面距离为23m处。
30.内纵壁6上边沿与箱位平台8相接，在内纵壁6的下边沿设有倾斜设置的舭部纵桁5，舭部纵桁5与内纵壁6之间的夹角α为140
°
，舭部纵桁与纵桁成40
°
夹角设置，内纵壁6、纵桁9、舭部纵桁5均沿船体纵向方向贯穿设置，所述舭部沿船体长度方向间隔设有若干排横肋板7，每排横肋板7均与船体横向截面平行设置，每排的横肋板设有若干个肋板体，肋板体均与内纵壁、纵桁、舭部纵桁垂直固接。
31.所述舭部纵桁5与纵桁9的下边沿均伸出到外板外侧，纵桁9和舭部纵桁5伸出外板，增加船舶抗横摇能力和阻止气泡逸散及灌入海水箱内部，同时补充了舭部结构的强度。
32.所述外板上设有舭部纵桁5和纵桁9穿过的安装孔，安装孔位于外板外壁一侧设有内坡口，舭部纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接，纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接。
33.舭部纵桁5与纵桁9的下边沿均设有与所在外板板壁平行设置的纵桁面板4。所述舭部纵桁5以及纵桁9伸出船体外板的长度为500mm，纵桁面板4由fb100
×
10的扁钢制成。舭部纵桁5与纵桁9的下边沿均设有与所在外板板壁平行设置的纵桁面板4，形成t字型加强结构，减少变形，抗横摇能力加强，增加船舶舒适性。
34.请参阅附图4，所述箱位平台上方沿船体长度方向设有若干排集装箱放置部10，沿船体长度方向前后相邻两排设为一组，每排集装箱放置部10下方均设有一排横肋板7，相邻两排集装箱放置部10下方的横肋板向两排集装箱放置部相接处靠近设置。前排集装箱下部的横肋板设置在靠近相接处的距离为1888mm,后排集装箱下部的横肋板设置在靠近相接处的距离为2312mm。
35.本实施例还提供了一种船体舭部结构建造用坞墩，当舭部纵桁5与纵桁9的下边沿均伸出到外板外侧，船体外板和舭部纵桁5与纵桁9焊接过程中，需要将船体悬空设置，避免舭部纵桁与纵桁受到外力挤压，同时方便焊缝的焊接，所述的船体舭部结构建造用坞墩，包括水平设置的钢梁底楞组成1，钢梁底楞组成1是由沿船长方向设置的6块钢梁底楞拼接而成的一个整体，每块钢梁底楞均由横竖交错的钢梁焊接构成。
36.钢梁底楞组成1与船体外板之间设有沿船体长度方向设置的四列立柱101，四列立柱101沿中轴面两两对称设置，一侧两个立柱101分布设置在纵桁9的两侧，每列立柱101包括若干个间隔设置的立柱本体，立柱本体与钢梁底楞组成垂直设置，立柱本体顶端设有两个嵌合设置的锲楞102，所述立柱本体的长度长于舭部纵桁与纵桁伸出外板外侧的长度，所述立柱前后相邻之间间隔为1.6m，所述钢梁底楞组成1以及锲楞102均为不锈钢材质制成。
37.锲楞102上方设有水平垫木或者线型垫木103，每个线型垫木的上表面均设有与外板外壁吻合的弧形面。水平垫木和线型垫木减少了支撑部件对船体的摩擦，木质材料减震效果更好，而且通过锲楞配合，能根据实际尺寸调整锲楞嵌合的相对位置，达到受力平衡的效果。
38.船体舭部结构的制备方法，包括如下步骤：
39.(1)根据船体的结构布局以及整体受力，结合船体的自重，通过有限元软件设计，应力分析计算，计算得出相邻立柱本体前后间隔1.6m设置；以纵桁9为基准，测量划线在钢梁底楞组成1上布置立柱本体的位置，立柱本体固定在钢梁底楞组成1上，立柱本体是直径为300mm的圆钢。
40.船体的底部落在水平垫木上，船体的外板支撑在立柱本体上的线型垫木103上，船体与立柱本体之间通过调节两个嵌合设置的锲楞102的相对位置来调节高度，立柱本体将船体支撑悬空，所有立柱本体与舭部纵桁5外伸端以及纵桁9外伸端互不干涉；立柱101将船悬空设置，避免在制造的过程中，外伸的舭部纵桁和纵桁发生挤压变形，同时方便焊接操作，提高焊缝焊接质量。
41.(2)内纵壁6以及纵桁9的上端与箱位平台下表面通过角焊缝焊接固定，纵桁9下端面由外板的安装孔伸至船体外部，纵桁9下边沿与纵桁面板焊接固定，形成t型截面结构；舭部纵桁5与内纵壁6成40
°
夹角设置，所述内纵壁6下边沿与舭部纵桁5的上边沿搭接焊接。
42.舭部纵桁5倾斜设置，舭部纵桁5由外板的安装孔伸至船体外部，所述外板上设有舭部纵桁5和纵桁9穿过的安装孔，安装孔位于外板外壁一侧设有内坡口，舭部纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接，纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接。
43.再将舭部纵桁下边沿与纵桁面板焊接固定，形成t型截面结构。t型截面结构加强效果好，支撑稳固。
44.(3)一部分横肋板7分别与箱位平台8、外板、内纵壁6、舭部纵桁5对接，另一部分横肋板分别与箱位平台8、船底板2、纵桁9对接，横肋板7与箱位平台8、外板、内纵壁6、舭部纵
桁5以及纵桁9均垂直设置，所有垂直对接处采用双面连续焊接连接。
45.所有焊缝焊接完成后，船体可以随时与立柱脱离，当碰到不同船体而其中的立柱位置不满足支撑要求时，立柱本体上方的两个嵌合设置的锲楞102和线型垫木103均放弃设置，灵活的按照船体的形状和重量取舍立柱101的支撑与否。
46.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种船体舭部结构，所述船体包括水平设置的箱位平台(8)和船底板(2)，其特征在于：包括在船体的宽度方向两侧沿中心轴面对称设置的舭部结构(3)，舭部结构(3)的纵身形状沿船体长度方向保持不变，所述舭部结构包括设在箱位平台与船底板之间由弧形的外板拼接而成的部分；在外板与船底板相接处设有竖直设置的纵桁(9)，纵桁(9)上边沿延伸至箱位平台(8)处，在外板的内侧设有与纵桁相互平行的内纵壁(6)，内纵壁(6)上边沿与箱位平台(8)相接，在内纵壁(6)的下边沿设有倾斜设置的舭部纵桁(5)，舭部纵桁(5)与内纵壁(6)之间的夹角α为140
°
，舭部纵桁(5)与纵桁(9)成40
°
夹角设置，内纵壁(6)、纵桁(9)、舭部纵桁(5)均沿船体纵向方向贯穿设置，所述舭部纵桁(5)与纵桁(9)的下边沿均伸出到外板外侧，舭部纵桁(5)与纵桁(9)的下边沿均设有与所在外板板壁平行设置的纵桁面板(4)。2.根据权利要求1所述的船体舭部结构，其特征在于：所述舭部沿船体长度方向间隔设有若干排横肋板(7)，每排横肋板均与船体横向截面平行设置，每排的横肋板设有若干个肋板体，肋板体均与内纵壁、纵桁、舭部纵桁垂直固接。3.根据权利要求2所述的船体舭部结构，其特征在于：所述内纵壁(6)设置在距船体中心轴面距离为21～23m处。4.根据权利要求2所述的船体舭部结构，其特征在于：所述箱位平台(8)上方沿船体长度方向设有若干排集装箱放置部(10)，沿船体长度方向前后相邻两排设为一组，每排集装箱放置部(10)下方均设有一排横肋板(7)，相邻两排集装箱放置部下方的横肋板向两排集装箱放置部相接处靠近设置。5.根据权利要求1所述的船体舭部结构，其特征在于：所述外板上设有舭部纵桁(5)和纵桁(9)穿过的安装孔，安装孔位于外板外壁一侧设有内坡口，舭部纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接，纵桁外壁一周与安装孔内坡口密封焊接。6.根据权利要求5所述的船体舭部结构，其特征在于：所述舭部纵桁(5)以及纵桁(9)伸出船体外板的长度为400mm-500mm，纵桁面板(4)由fb100
×
10的扁钢制成。7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的船体舭部结构建造用坞墩，其特征在于：包括水平设置的钢梁底楞组成(1)，钢梁底楞组成(1)与船体外板之间设有沿船体长度方向设置的四列立柱(101)，四列立柱沿中轴面两两对称设置，一侧两个立柱(101)分布设置在纵桁的两侧，每列立柱包括若干个间隔设置的立柱本体，立柱本体与钢梁底楞组成(1)垂直设置，立柱本体顶端设有两个嵌合设置的锲楞(102)，锲楞上方设有水平垫木或者线型垫木(103)，每个线型垫木的上表面均设有与外板外壁吻合的弧形面。8.根据权利要求7所述的船体舭部结构建造用坞墩，其特征在于：所述立柱本体的长度长于舭部纵桁(5)与纵桁(9)伸出外板外侧的长度，所述立柱(101)前后相邻之间间隔为1.6m，所述钢梁底楞组成以及锲楞均为不锈钢材质制成。9.一种根据权利要求1-6任意一项所述的船体舭部结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)根据船体的结构布局以及整体受力，通过应力分析计算，相邻立柱本体前后间隔1.6m设置，以纵桁为基准，测量划线在钢梁底楞组成(1)上布置立柱本体的位置，立柱本体固定在钢梁底楞组成(1)上，船体的底部落在水平垫木上，船体的外板支撑在立柱本体上的线型垫木(103)上，船体与立柱本体之间通过调节两个嵌合设置的锲楞(102)的相对位置来
调节高度，立柱本体将船体支撑悬空，所有立柱本体与舭部纵桁外伸端以及纵桁外伸端互不干涉；(2)内纵壁(6)以及纵桁(9)的上端与箱位平台(8)下表面通过角焊缝焊接固定，纵桁(9)下端面由外板的安装孔伸至船体外部，纵桁(9)下边沿与纵桁面板(4)焊接固定，形成t型截面结构；所述内纵壁(6)下边沿与舭部纵桁(9)的上边沿搭接焊接，舭部纵桁(9)与内纵壁(6)成40
°
夹角设置，舭部纵桁(9)倾斜设置，舭部纵桁(9)由外板的安装孔伸至船体外部，舭部纵桁下边沿与纵桁面板焊接固定，形成t型截面结构；(3)一部分横肋板分别与箱位平台(8)、外板、内纵壁(6)、舭部纵桁(9)对接，另一部分横肋板分别与箱位平台(8)、船底板(2)、纵桁(9)对接，对接处采用双面连续焊接连接。

技术总结
本发明是船体舭部结构及其制备方法以及舭部结构建造用坞墩，包括在外板与船底板相接处设有竖直设置的纵桁以及与纵桁相互平行的内纵壁，内纵壁的下边沿设有倾斜设置的舭部纵桁，船体舭部通过沿船体纵向方向贯穿设置的内纵壁、纵桁、舭部纵桁，减少对横肋板的布置数量，降低成本和船舶自重，实现高强度轻量化的舭部结构型式，从而减少油耗，增加船舶抗横摇能力，增加船舶舒适性；限制气泡逸散，使得长时间停留在船舶下方，减少船舶与水的摩擦力，增加气膜减阻的效率，减少船舶航行中的阻力，防止气体灌入海水箱，结构型式优化，减少舭龙骨施工量，增加工作效率的优点。增加工作效率的优点。增加工作效率的优点。


技术研发人员：沈强昇 张会霞 徐龙 左奇 刘坤兵 肖声浩 赵照
受保护的技术使用者：江苏扬子鑫福造船有限公司
技术研发日：2023.03.11
技术公布日：2023/7/4