一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构的制作方法

1.本技术涉及船舶设计制造技术领域，尤其涉及一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构。


背景技术：

2.船舱各分段均需要设置扶强结构，在降低板材厚度的同时，能够增加船体整体强度，扶强材是较小的骨架，扶强材一般布置在两道桁材的中间，其作用是增强舱壁板的稳性和强度。扶强材通常是垂直布置的，仅对又高又窄的舱壁板材在水平方向布置。因为一般船舶上下方向的压力比左右方向压力大，扶强材竖直布置更能承受上下方向的压力，同时横舱壁高度一般比它的宽度小得多，扶强材竖直布置能使扶强材短一些，其剖面尺寸也可小一些。
3.目前一般采用至少六组竖向扶强材，然后在竖向扶强材之间横向设置若干组横向扶强材。
4.该种布置方案的部材数量较多，形成的板格长边趋向于竖向，不能承受较大的横向载荷，在后续的屈曲强度分析中需要增加较多数量的防挠材，增加了结构复杂程度，给船体结构的加工和生产带来较大的负担，导致了制造成本上升。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，以解决现有的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构布置的部材数量较多，形成的板格长边趋向于竖向，不能承受较大的横向载荷，在后续的屈曲强度分析中需要增加较多数量的防挠材，增加了结构复杂程度，给船体结构的加工和生产带来较大的负担，导致了制造成本上升的技术问题。
6.本技术提供了一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，包括：
7.第一竖向扶强材，所述第一竖向扶强材设置于减轻孔内侧，靠近顶边舱肋板一侧；
8.第二竖向扶强材，所述第二竖向扶强材与所述第一竖向扶强材平行布置，所述第二竖向扶强材设置远离减轻孔的一侧；
9.其中，所述第一竖向扶强材与第二竖向扶强材之间固定连接有第一横向扶强材、第二横向扶强材；
10.第三横向扶强材，所述第三横向扶强材设置于所述第二竖向扶强材与顶边舱侧板之间。
11.在一些实施例中，所述第一横向扶强材、第二横向扶强材与所述第三横向扶强材之间的夹角为165
°‑
175
°
。
12.在一些实施例中，所述第一横向扶强材、第二横向扶强材之间的距离在900mm内。
13.在一些实施例中，所述第一竖向扶强材与所述第二竖向扶强材之间固定连接的扶强材数量为2个或3个。
14.在一些实施例中，所述第一横向扶强材、第二横向扶强材平行于顶边舱底板设置。
15.在一些实施例中，所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，还包括：
16.第四横向扶强材，设置于所述第一竖向扶强材与第二竖向扶强材之间，其中，所述第一横向扶强材、第四横向扶强材位于第二横向扶强材的两侧。
17.在一些实施例中，所述第一竖向扶强材、第二竖向扶强材、第一横向扶强材、第二横向扶强材、第三横向扶强材均与顶边舱肋板的侧面焊接固定。
18.本技术实施例提供一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，包括：第一竖向扶强材，所述第一竖向扶强材设置于减轻孔内侧，靠近顶边舱肋板一侧；第二竖向扶强材，所述第二竖向扶强材与所述第一竖向扶强材平行布置，所述第二竖向扶强材设置远离减轻孔的一侧；其中，所述第一竖向扶强材与第二竖向扶强材之间固定连接有第一横向扶强材、第二横向扶强材；第三横向扶强材，所述第三横向扶强材设置于所述第二竖向扶强材与顶边舱侧板之间，以实现新型散货船顶边舱肋板扶强材结构布置的部材数量较少，而且能承受较大的横向载荷，无需增加较多数量的防挠材，给船体结构的加工和生产带来了很大的便利，减少了制造成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术中新型散货船顶边舱肋板扶强材承受海水横浪载荷作用示意图；
21.图2为本技术中新型散货船顶边舱肋板扶强材结构示意图；
22.图3为本技术中新型散货船顶边舱肋板扶强材变形载荷曲线示意图；
23.图4为本技术中一种传统散货船顶边舱肋板扶强材结构示意图；
24.图5为本技术中另一种传统散货船顶边舱肋板扶强材结构示意图。
25.附图标记说明：
26.1-第一竖向扶强材；2-第二竖向扶强材；3-第一横向扶强材；4-第二横向扶强材；5-第三横向扶强材；6-第四横向扶强材。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
28.由于在一些技术中，新型散货船顶边舱肋板扶强材结构部材数量较多，形成的板格长边趋向于竖向，不能承受较大的横向载荷，在后续的屈曲强度分析中需要增加较多数量的防挠材，增加了结构复杂程度，给船体结构的加工和生产带来较大的负担，导致了制造成本上升，为了解决该技术问题，本技术提供了一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，下面对新型散货船顶边舱肋板扶强材结构的各部分结构进行说明：
29.由图1可知，本技术提供了一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，包括：第一竖
向扶强材1，所述第一竖向扶强材1设置于减轻孔内侧，靠近顶边舱肋板一侧；第二竖向扶强材2，所述第二竖向扶强材2与所述第一竖向扶强材1平行布置，所述第二竖向扶强材2设置远离减轻孔的一侧；其中，所述第一竖向扶强材1与第二竖向扶强材2之间固定连接有第一横向扶强材3、第二横向扶强材4；第三横向扶强材5，所述第三横向扶强材5设置于所述第二竖向扶强材2与顶边舱侧板之间，在减轻孔旁竖向扶强材，中间竖向扶强材和顶边舱侧板之间的区划，等分布置横向扶强材。使扶强材间围成的板格的长边方向趋于水平，进而从屈曲能力方面提高板格抵抗船体横向载荷的强度。进而无需再额外设置防挠材，节省了船体结构的部材数量，钢材物量成本，进而节省了建造成本。
30.在该实施例中，本技术公开了一种散货船顶边舱肋板扶强材新型布置方法，在顶边舱肋板减轻孔内侧，布置一根所述第一竖向扶强材1，在所述第一竖向扶强材1到顶边舱侧板之间中间的位置，避开甲板和顶边舱底板的纵骨贯穿孔，接近平行于所述第一竖向扶强材1方式设置一根所述第二竖向扶强材2，在所述第一竖向扶强材1和所述第二竖向扶强材2之间，根据宽度比例等分布置2根或3根扶强材以保证板格的等效宽度在900mm内，如图1所示的所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4，在所述第二竖向扶强材2与顶边舱侧板之间等分横向布置一根所述第三横向扶强材5；这种以横向扶强材布置为主，竖向扶强材布置为辅，形成板格长边方向接近平行甲板或顶边舱底板的方案，能够更好满足散货船结构共同规范屈曲要求。不再需要设置额外的防挠材，本技术在满足使用强度的要求下，具有部材数量少、总焊接长度短和总结构重量轻的优势。上述结构布置方法对于一艘8万吨级别的kamsamax散货船可以节省部材数量350根左右，节省钢材成本约3吨，节省焊接长度约300m。
31.在该实施例中，本技术提供了一种强度满足结构共通规范要求、装配简单、焊接量少且重量较轻的散货船船体顶边舱肋板扶强材布置方法，不再需要设置额外的防挠材。此方案在满足强度要求下，具有部材数量少、总焊接长度短和总结构重量轻优势，结构更为合理、可靠性高、制造成本低，通过对结构共通规范的计算，确定决定顶边舱屈曲相关计算的最严厉工况。此工况顶边舱主要承受海水横浪载荷作用。造成肋板处于横向应力较大，竖向应力较小的受力状态；针对这样的受力状态，结合板格屈曲计算原理如下。
[0032][0033]
其中，σ
x
σy为施加在板格边界上的正应力，τ为施加在板格边界上的剪应力，σ’cx
为沿着与屈曲板格长边平行的方向的极限屈曲应力，σ’cy
为沿着与屈曲板格短边平行的方向的极限屈曲应力，τ’c
为极限屈曲剪应力，γ
c1
、γ
c2
、γ
c3
、γ
c4
为对于上面每一个不同极限状态在失效时的应力倍增因子，bp为船体顶边舱肋板的长细比系数，b、e0为计算用的系数，s为分项安全因子。
[0034]
通过合理调整肋板上扶强材的布置方法，使肋板上扶强材围成的单元板格的长边方向平行于主要受力方向。能更好的抵抗载荷，提高顶边舱肋板抗屈曲的能力，无需过多防挠材的设置，如图1所示。
[0035]
同时，为了验证结构的可靠性，使用数值仿真的方法进行了整体屈曲分析。数值仿真屈曲分析证明上述布置方案能够满足设计载荷下的屈曲变形量要求并提高结构抵抗横向载荷屈曲的能力，如图3所示。
[0036]
示例性的，散货船顶边舱肋板在减轻孔内侧传统的扶强材布置方案一般是沿着甲板朝向顶边舱底板方向，如图4所示。这种布置方案往往由于基于共通结构规范的屈曲强度计算不足导致需要在肋板竖向扶强材之间增设较多防挠材，如图5所示，上述布置方案的部材数量较多，给船体结构的加工和生产带来较大的负担。导致生产成本的增加，本技术基于船体结构屈曲计算的理论方法深入分析，更改肋板扶强材布置形式。在同样满足船体结构共通规范的基础上减少了部材数量，降低了加工过程中的装配成本。整体的扶强材总长度减少从而使扶强材和肋板的整体焊接长度减少，降低了焊接过程中的焊材和人工成本。同时肋板结构总体重量有所降低，减少了钢材的采购成本。
[0037]
在该实施例中，所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4与所述第三横向扶强材5之间的夹角为165
°‑
175
°
，可以理解的是，所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4与所述第三横向扶强材5之间不是基于180
°
设置的，以此可以增加所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4与所述第三横向扶强材5之间的承载力，如图1所示，本技术提供的一种强度满足结构共通规范要求、装配简单、焊接量少且装配后的船体重量较轻的散货船船体顶边舱肋板扶强材布置方法，不再需要设置额外的防挠材。此方案在满足强度要求下，具有部材数量少、总焊接长度短和总结构重量轻等优势，结构更为合理、制造成本低。本技术提供的顶边舱主要承受海水横浪载荷作用，以防止在海水海浪的作用下顶边舱发生损坏，造成肋板处于横向应力较大，竖向应力较小的受力状态。针对这样的受力状态，结合板格屈曲计算原理，通过合理调整肋板上扶强材的布置方法，使肋板上扶强材围成的单元板格的长边方向趋于平行主要受力方向。能更好的抵抗载荷，提高顶边舱肋板抗屈曲的能力，无需过多防挠材的设置，如图1所示。同时，为了验证结构的可靠性，使用数值仿真的方法进行了整体屈曲分析。数值仿真屈曲分析证明上述布置方案能够满足设计载荷下的屈曲变形量要求并提高结构抵抗横向载荷屈曲的能力，如图3所示，本技术提供的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构提高结构抵抗横向载荷屈曲的能力，使船体顶边舱的结构更加稳定，提高了抗变形能力。
[0038]
在该实施例中，所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4之间的距离在900mm内，本技术公开了一种散货船顶边舱肋板扶强材新型布置方法，在顶边舱肋板减轻孔内侧，布置一根所述第一竖向扶强材1，在所述第一竖向扶强材1到顶边舱侧板之间中间的位置，避开甲板和顶边舱底板的纵骨贯穿孔，接近平行于所述第一竖向扶强材1方式设置一根所述第二竖向扶强材2，在所述第一竖向扶强材1和所述第二竖向扶强材2之间，根据宽度比例等分布置2根或3根扶强材以保证板格的等效宽度在900mm内，如图2中所示的所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4、第四横向扶强材6，在所述第二竖向扶强材2与顶边舱侧板之间等分横向布置一根所述第三横向扶强材5；这种以横向扶强材布置为主，竖向扶强材布置为辅，形成板格长边方向接近平行甲板或顶边舱底板的方案，能够更好满足散货船结构共同规范屈曲要求，对比传统的扶强材布置方法，散货船顶边舱肋板在减轻孔内侧传统的扶强
材布置方案一般是沿着甲板朝向顶边舱底板方向，如图4所示。这种布置方案往往由于基于共通结构规范的屈曲强度计算不足导致需要在肋板竖向扶强材之间增设较多防挠材，如图5所示，上述布置方案的部材数量较多，给船体结构的加工和生产带来较大的负担。导致生产成本的增加，本技术的基于船体结构屈曲计算的理论方法深入分析，更改肋板扶强材布置型式。在同样满足船体结构共通规范的基础上减少了部材数量，降低了加工过程中的装配成本。整体的扶强材总长度减少以致扶强材和肋板的整体焊接长度减少，降低了焊接过程中的焊材和人工成本。同时肋板结构总体重量有所降低，减少了钢材的采购成本。
[0039]
由图1和图2可知，所述第一竖向扶强材1与所述第二竖向扶强材2之间固定连接的扶强材数量为2个或3个，不再需要设置额外的防挠材，本技术在满足强度要求下，具有部材数量少、总焊接长度短和总结构重量轻优势。上述方法对于一艘8万吨级别的kamsamax散货船可以节省部材数量350根左右，节省钢材成本约3吨，节省焊接长度约300m，可以理解的是，本技术所需要连接的横向扶强材无需过多在所述第一竖向扶强材1与所述第二竖向扶强材2之间固定连接的扶强材数量为2个或3个，对比传统的布置方法如图5所示则需要设置更多的防挠材来提高结构抵抗横向载荷屈曲的能力，因此需要部材数量较多，给船体结构的加工和生产带来较大的负担，导致生产成本的增加。本技术基于船体结构屈曲计算的理论方法深入分析，更改肋板扶强材布置型式，在同样满足船体结构共通规范的基础上减少了部材数量，降低了加工过程中的装配成本。整体的扶强材总长度减少以满足扶强材和肋板的整体焊接长度减少，降低了焊接过程中的焊材和人工成本，同时既降低了肋板结构总体重量，又减少了钢材的采购成本。
[0040]
在该实施例中，所述第一横向扶强材3、第二横向扶强材4平行于顶边舱底板设置，这样的设置能更好的抵抗载荷，提高顶边舱肋板的抗屈曲能力，无需过多防挠材的设置，如图1所示。同时，为了验证结构的可靠性，使用数值仿真的方法进行了整体屈曲分析。数值仿真屈曲分析证明上述布置方案能够满足设计载荷下的屈曲变形量要求并提高结构抵抗横向载荷屈曲的能力，如图3所示，本技术提供的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构提高了顶边舱肋板结构抵抗横向载荷屈曲的能力，使船体顶边舱的结构更加稳定，增加了顶边舱的抗变形能力。
[0041]
在该实施例中，所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，还包括：第四横向扶强材，设置于所述第一竖向扶强材与第二竖向扶强材2之间，其中，所述第一横向扶强材3、第四横向扶强材6位于第二横向扶强材4的两侧。
[0042]
在该实施例中，所述第一竖向扶强材1、第二竖向扶强材2、第一横向扶强材3、第二横向扶强材4、第三横向扶强材5均与顶边舱肋板的侧面焊接固定，本技术提供了一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，包括：第一竖向扶强材1，所述第一竖向扶强材1设置于减轻孔内侧，靠近顶边舱肋板一侧；第二竖向扶强材2，所述第二竖向扶强材2与所述第一竖向扶强材1平行布置，所述第二竖向扶强材2设置远离减轻孔的一侧；其中，所述第一竖向扶强材1与第二竖向扶强材2之间固定连接有第一横向扶强材3、第二横向扶强材4；所述第三横向扶强材5设置于所述第二竖向扶强材2与顶边舱侧板之间，在减轻孔旁竖向扶强材，减轻孔和顶边舱侧板中间布置的竖向扶强材和顶边舱侧板之间的区划，等分布置横向扶强材，使扶强材间围成的板格的长边方向趋于水平，进而从屈曲能力方面提高板格抵抗船体横向载荷的强度，进而无需再额外设置防挠材，节省了船体结构的部材数量、钢材物量成本，进而
节省了建造成本。
[0043]
以上的具体实施方式，对本技术实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本技术实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本技术实施例的保护范围，凡在本技术实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本技术实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，包括：第一竖向扶强材(1)，所述第一竖向扶强材(1)设置于减轻孔内侧，靠近顶边舱肋板一侧；第二竖向扶强材(2)，所述第二竖向扶强材(2)与所述第一竖向扶强材(1)平行布置，所述第二竖向扶强材(2)设置远离减轻孔的一侧；其中，所述第一竖向扶强材(1)与第二竖向扶强材(2)之间固定连接有第一横向扶强材(3)、第二横向扶强材(4)；第三横向扶强材(5)，所述第三横向扶强材(5)设置于所述第二竖向扶强材(2)与顶边舱侧板之间。2.根据权利要求1所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，所述第一横向扶强材(3)、第二横向扶强材(4)与所述第三横向扶强材(5)之间的夹角为165
°‑
175
°
。3.根据权利要求1所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，所述第一横向扶强材(3)、第二横向扶强材(4)之间的距离在900mm内。4.根据权利要求1所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，所述第一竖向扶强材(1)与所述第二竖向扶强材(2)之间固定连接的扶强材数量为2个或3个。5.根据权利要求1所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，所述第一横向扶强材(3)、第二横向扶强材(4)平行于顶边舱底板设置。6.根据权利要求1所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，还包括：第四横向扶强材(6)，设置于所述第一竖向扶强材(1)与第二竖向扶强材(2)之间，其中，所述第一横向扶强材(3)、第四横向扶强材(6)位于第二横向扶强材(4)的两侧。7.根据权利要求1所述的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，其特征在于，所述第一竖向扶强材(1)、第二竖向扶强材(2)、第一横向扶强材(3)、第二横向扶强材(4)、第三横向扶强材(5)均与顶边舱肋板的侧面焊接固定。

技术总结
本申请提供一种新型散货船顶边舱肋板扶强材结构，包括：第一竖向扶强材，所述第一竖向扶强材设置于减轻孔内侧，靠近顶边舱肋板一侧；第二竖向扶强材，所述第二竖向扶强材与所述第一竖向扶强材平行布置，所述第二竖向扶强材设置远离减轻孔的一侧；其中，所述第一竖向扶强材与第二竖向扶强材之间固定连接有第一横向扶强材、第二横向扶强材；第三横向扶强材，所述第三横向扶强材设置于所述第二竖向扶强材与顶边舱侧板之间，以解决现有的新型散货船顶边舱肋板扶强材结构布置的部材数量较多，增加了结构复杂程度，给船体结构的加工和生产带来较大的负担，导致了制造成本上升的问题。导致了制造成本上升的问题。导致了制造成本上升的问题。


技术研发人员：朱凤娇 莫中华 瞿荣泽 俞吉本 周云龙 赵伟龙 祝晓
受保护的技术使用者：大连中远海运川崎船舶工程有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/4/20