一种支柱式胎架用快拆型支撑装置及使用方法

1.本发明属于船舶建造技术领域，尤其涉及一种支柱式胎架用快拆型支撑装置及使用方法。


背景技术：

2.为了保证船体分段建造中分段线型正确和控制装焊变形，需要使用大量的胎架来支撑分段，其主要包括模板式、框架式和支柱式。其中，模板式、框架式往往根据单个分段外形焊接而成，不具备通用性，在建造不同分段时需反复拆除或修建，费工费料。支柱式胎架通过众多胎架的支柱顶点构成的曲面形成工作曲面，可在一定程度上适应不同分段的建造需求，具有一定的通用性，发展前景广阔。但该类胎架支撑高度的可调节范围较小，且其与分段间一般仅依靠重力、摩擦力连接，无法可靠控制船体分段在建造过程中的自重变形和焊接变形，因此，支柱式胎架一般不适用于大弧度或薄板分段的建造，使用范围有限。目前，刚性固定法是船企在船体分段建造中普遍采用的一种分段变形控制方法，其通过各种装配夹具或者临时性拉马等将船体分段和胎架固定连接，可减小船体分段在建造过程中的自重变形和焊接变形，但直接将胎架与船体分段焊接连接的方式会严重破环胎架本体，并且在发生故障时更换困难。因此，需要设计一种能够可靠连接船体分段与支柱式胎架，且方便重复使用、快速更换的支柱式胎架用支撑装置，可以实现船体分段的刚性固定，提高支柱式胎架对分段的支撑精度，从而拓宽支柱式胎架的使用范围。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，克服现有支柱式胎架与船体分段连接可靠性不高，无法有效控制船体分段建造过程中自重变形和焊接变形的缺陷，可实现船体分段的刚性固定，提高支柱式胎架对分段的支撑精度，从而拓宽其使用范围。
4.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
5.一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，由电控永磁装置21、顶盖22、球套23、球头24、支撑杆25、套环12和连接片11组成，所述球套23为设有外螺纹的大小直径的台阶圆柱体，小直径端开设有沉孔，所述球头24安置在沉孔中，球头24露出沉孔的球面上连接所述支撑杆25，所述球套23旋装在所述顶盖22的小直径外圆螺纹上；所述套环12一端内圆设有螺纹，另一端端面均等开设有至少3个u型缺口121，缺口朝上旋装在顶盖22的大直径外圆螺纹上；所述电控永磁装置21固定在顶盖22上平面中央；所述连接片11嵌装在套环12的u型缺口121中，一端顶压电控永磁装置21，另一端悬伸出套环12。
6.进一步优选，所述套环12的u型缺口121还设有用于引导所述连接片11插入u型缺口121的引导槽122或倒角。
7.进一步优选，所述连接片11为一系列上端面呈水平直线型或倾斜直线型或弧线型的片状金属块。
8.进一步优选，所述支撑杆25为一系列两端设有外螺纹，一端还设有与另一端外螺纹相配合的内螺纹，中端设有多角面，长度不等的实心圆柱杆。
9.进一步优选，所述球套23为漏斗型，出口直径小于球头24直径。
10.进一步优选，所述顶盖22沉孔底面为弧面。
11.进一步优选，所述套环12的u型缺口121的宽度小于连接片11的厚度，其与连接片11通过过盈配合连接。
12.为了达到上述目的，本发明所采用的另一技术方案如下：
13.一种支柱式胎架用快拆型支撑装置的使用方法，包括船体分段支撑固定方法和快速拆卸方法；
14.一、船体分段支撑固定方法，包括以下步骤：
15.a1、根据船体分段外板的设计模型，对分段外板曲面进行数据拟合，再结合各支柱式胎架所处支撑位置，计算各胎架的期望支撑高度，当该高度超出支柱式胎架支撑高度可调节范围时，通过选择合适的一根或多根支撑杆25，通过螺纹与支柱式胎架相连，拓展各胎架的支撑高度；
16.a2、将球头24安装于球套23内，然后通过螺纹分别将支撑杆25与球头24、顶盖22与球套23、顶盖22与电控永磁装置21刚性连接，再将顶盖22与套环12进行螺纹连接，使得套环12上沿与电控永磁装置21上沿齐平，最后，重复本步骤，完成所有支柱式胎架上快拆型支撑装置的安装；
17.a3、调整各胎架支撑高度至期望支撑高度，各支柱式胎架上快拆型支撑装置的上沿可组合成船体分段外板的曲面外形，放置船体分段外板时，在船体分段外板的重力作用下，球头24与球套23间会自适应转动，使得电控永磁装置21与船体分段外板有效接触，电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外表现为磁吸力，从而与船体分段外板固定相连；
18.a4、根据支撑位置处船体分段外板的形状，选择合适的连接片11，并用锤子等工具将其沿着外侧导引槽敲入套环12的u型缺口121中，使得连接片11的前端抵在电控永磁装置21的侧边缘上，并将连接片11与船舶分段外板点焊连接，从而实现支柱式胎架与船体分段外板间连接的加固，防止船舶分段外板与电磁吸附装置21间的滑动；
19.二、快速拆卸方法，包括以下步骤：
20.b1、对所有支柱式胎架上的快拆型支撑装置，电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外不产生磁吸力，从而与船体分段外板分开；
21.b2、通过行车将船体分段吊起，连接片11直接从套环12的u型缺口121中脱开，即快速完成了所有胎架的拆卸。
22.一种支柱式胎架用快拆型支撑装置的使用方法，还包括对发生损坏的快拆型支撑装置的拆卸更换方法，步骤是：
23.c1、电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外不产生磁吸力，从而与船体分段外板分开；
24.c2、调低支柱式胎架的支撑高度，使得连接片11从套环12的u型缺口121中脱开，船体分段外板的重量由相邻胎架分担；
25.c3、根据需求替换受损零件后，调高支柱式胎架的支撑高度至套环12与船体分段外板上连接片11接近，然后转动球头24与球套23，使得套环12上的u型缺口121对准连接片
11；
26.c4、调高支柱式胎架的支撑高度使得连接片11沿顶侧引导槽122插入套环12上的u型缺口121中，继续调高支柱式胎架的支撑高度至电控永磁装置21与船体分段外板有效接触；
27.c5、电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外表现为磁吸力，从而与船体分段外板固定相连，最后调整支柱式胎架的支撑高度至拆卸前位置。
28.本发明与现有技术相比，其显著优点和有益效果在于：
29.1、实现了支柱式胎架与船体分段的固定连接，可有效控制船体分段建造过程中的自重变形和焊接变形，提高分段的建造精度，可方便改造现有的支柱式胎架，有效拓宽其使用范围；
30.2、本发明的快拆型支撑装置通过电磁吸附、螺纹或过盈配合连接，使用中不会对支柱式胎架本体造成破坏，通用性强，可重复使用，符合绿色制造的行业发展要求；
31.3、本发明的快拆型支撑装置通过电控永磁装置实现永磁体对船体外板的吸附，吸附力大且损耗小，充退磁通过脉冲电流控制，速度极快，满足工作需求；
32.4、相对于传统的焊接连接方式，本发明的快拆型支撑装置安装方便，能够快速拆卸更换，可有效提高分段的建造效率。此外，还可显著增大胎架支撑高度的可调节范围。
附图说明
33.图1是本发明的快拆型支撑装置的结构剖视图；
34.图2是本发明的快拆型支撑装置的结构示意图；
35.图3是本发明中球套的结构示意图；
36.图4是本发明中顶盖的结构示意图；
37.图5是本发明中套环的结构示意图；
38.图6是本发明中连接片的结构示意图；
39.图7是本发明中支撑杆的结构示意图；
40.图8是本发明的工作原理示意图。
41.其中，11是连接片，12是套环，
42.21是电控永磁装置，22是顶盖，23是球套，24是球头，25是支撑杆，
43.111是水平直线型，112是倾斜直线型，113是弧线型，
44.121是u型缺口，122是引导槽，
45.251是支撑杆类型一，252是支撑杆类型二，253是组合式支撑杆。
具体实施方式
46.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
47.如图1、2所示，本发明的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，由电控永磁装置21、顶盖22、球套23、球头24、支撑杆25、套环12和连接片11组成；
48.如图3、4所示，所述球套23为设有外螺纹的大小直径的台阶圆柱体，小直径端开设有沉孔，且球套23为漏斗型，出口直径小于球头24直径；所述球头24安置在沉孔中，球头24
露出沉孔的球面上连接所述支撑杆25，所述球套23旋装在所述顶盖22的小直径外圆螺纹上；所述顶盖22沉孔底面为弧面。
49.所述电控永磁装置21固定安装在顶盖22上平面中央，其可通过脉冲电流控制磁吸力的大小和方向；正常工作时，电控永磁装置21对外产生磁吸力，从而与船舶外板相连，以达到固定连接的作用，抑制船体分段外板的翘曲，需要拆卸时，利用脉冲电流完成退磁，电控永磁装置21对外不产生磁吸力。
50.如图5所示，所述套环12的一端端面均等开设了4个用于嵌装连接片11的u型缺口121，其可保证无论环形套环12处于何种姿态，连接片11也不会从u型缺口121中侧向滑出；所述套环12的u型缺口121还设有引导槽122或倒角，用于引导所述连接片11插入u型缺口121；所述套环12的另一端内圆设有螺纹，套环12缺口朝上旋装在顶盖22的大直径外圆螺纹上，实现刚性连接；。
51.所述连接片11嵌装在套环12的u型缺口121中，一端顶压电控永磁装置21，另一端悬伸出套环12，其厚度大于套环12的u型缺口121的宽度，与套环12通过过盈配合连接；如图6所示，所述连接片11为一系列上端面呈水平直线型111或倾斜直线型112或弧线型113的片状金属块，可根据实际船体分段外板形状预先切割得到；所述连接片11与船体分段外板焊接连接，可加固支柱式胎架与船体分段外板间的连接，抑制船舶分段外板与电控永磁装置21间的滑动。
52.如图7所示，所述支撑杆25为一系列两端设有外螺纹，一端还设有与另一端外螺纹相配合的内螺纹，中端设有多角面，长度不等的实心圆柱杆，例如支撑杆类型一251和支撑杆类型二252，支撑杆25通过两端的外螺纹分别与球头24及支柱式胎架固定连接，多根支撑杆25还可通过螺纹进行拼接加长得到组合式支撑杆253，以适应不同的支撑高度需求，显著增大胎架支撑高度的可调节范围；
53.如图8所示，基于本发明实现船体分段支撑固定的步骤包括：
54.首先，根据船体分段外板的设计模型，对分段外板曲面进行数据拟合，再结合各支柱式胎架所处支撑位置，计算各胎架的期望支撑高度，当该高度超出支柱式胎架支撑高度可调节范围时，通过选择合适的一根或多根支撑杆25，通过螺纹与支柱式胎架相连，拓展各胎架的支撑高度；
55.然后，将球头24安装于球套23内，通过螺纹分别将支撑杆25与球头24、顶盖22与球套23、顶盖22与电控永磁装置21刚性连接，再将顶盖22与套环12进行螺纹连接，使得套环12上沿与电控永磁装置21上沿齐平，最后，重复本步骤，完成所有支柱式胎架上快拆型支撑装置的安装；
56.其次，调整各胎架支撑高度至期望支撑高度，各支柱式胎架上快拆型支撑装置的上沿可组合成船体分段外板的曲面外形，放置船体分段外板时，在船体分段外板的重力作用下，球头24与球套23间会自适应转动，使得电控永磁装置21与船体分段外板有效接触，电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外表现为磁吸力，从而与船体分段外板固定相连；
57.最后，根据支撑位置处船体分段外板的形状，选择合适的连接片11，并用锤子等工具将其沿着外侧导引槽敲入套环12的u型缺口121中，使得连接片11的前端抵在电控永磁装置21的侧边缘上，并将连接片11与船舶分段外板点焊连接，从而实现支柱式胎架与船体分
段外板间连接的加固，防止船舶分段外板与电磁吸附装置21间的滑动；
58.当船体分段建造完成后，基于本发明实现支撑装置快速拆卸的步骤包括：
59.对于所有支柱式胎架上的快拆型支撑装置，由电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外不产生磁吸力，从而可与船体分段外板分开；通过行车将船体分段吊起，系列化连接片11直接从套环12的u型缺口121中脱开，即快速完成了所有胎架的拆卸。
60.此外，当单个支柱式胎架上的快拆型支撑装置发生损坏，快速拆卸更换的步骤包括：
61.首先，电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外不产生磁吸力，从而与船体分段外板分开；
62.然后，调低支柱式胎架的支撑高度，使得连接片11从套环12的u型缺口121中脱开，船体分段外板的重量由相邻胎架分担；
63.其次，根据需求替换受损零件后，调高支柱式胎架的支撑高度至套环12与船体分段外板上连接片11接近，然后转动球头24与球套23，使得套环12上的u型缺口121对准连接片11；
64.再其次，调高支柱式胎架的支撑高度使得连接片11沿顶侧引导槽122插入套环12上的u型缺口121中，继续调高支柱式胎架的支撑高度至电控永磁装置21与船体分段外板有效接触；
65.最后，电控永磁装置21提供一次脉冲电流，使得其对外表现为磁吸力，从而与船体分段外板固定相连，并调整支柱式胎架的支撑高度至拆卸前位置。
66.本发明一种支柱式胎架用快拆型支撑装置及使用方法主要基于电磁吸附原理固定连接支柱式胎架与船舶分段外板，同时，设计了连接片11与套环12上u型缺口121的过盈配合，以应对大弧度或薄板型船舶分段外板与电控永磁装置21间的滑动，因此本发明可有效控制分段外板自重变形和焊接变形，拓宽现有支柱式胎架使用范围，且拆卸方便。此外，本发明仅将连接片11与船舶外板焊接连接，并不会破坏支柱式胎架与支撑装置主体，当分段建造完毕或船体分段外板外形变更时，仅需切割更换成本很低的连接片11即可，且套环12与顶盖22间通过螺纹连接，其可低成本快速替换，因此，本发明中除连接片11以外所有零部件均可重复使用，重用度很高。

技术特征：
1.一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：由电控永磁装置(21)、顶盖(22)、球套(23)、球头(24)、支撑杆(25)、套环(12)和连接片(11)组成，所述球套(23)为设有外螺纹的大小直径的台阶圆柱体，小直径端开设有沉孔，所述球头(24)安置在沉孔中，球头(24)露出沉孔的球面上连接所述支撑杆(25)，所述球套(23)旋装在所述顶盖(22)的小直径外圆螺纹上；所述套环(12)一端内圆设有螺纹，另一端端面均等开设有至少3个u型缺口(121)，缺口朝上旋装在顶盖(22)的大直径外圆螺纹上；所述电控永磁装置(21)固定在顶盖(22)上平面中央；所述连接片(11)嵌装在套环(12)的u型缺口(121)中，一端顶压电控永磁装置(21)，另一端悬伸出套环(12)。2.根据权利要求1所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：所述套环(12)的u型缺口(121)还设有用于引导所述连接片(11)插入u型缺口(121)的引导槽(122)或倒角。3.根据权利要求1所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：所述连接片(11)为一系列上端面呈水平直线型或倾斜直线型或弧线型的片状金属块。4.根据权利要求1所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：所述支撑杆(25)为一系列两端设有外螺纹，一端还设有与另一端外螺纹相配合的内螺纹，中端设有多角面，长度不等的实心圆柱杆。5.根据权利要求1所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：所述球套(23)为漏斗型，出口直径小于球头(24)直径。6.根据权利要求1所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：所述顶盖(22)沉孔底面为弧面。7.根据权利要求1所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，其特征在于：所述套环(12)的u型缺口(121)的宽度小于连接片(11)的厚度，其与连接片(11)通过过盈配合连接。8.一种利用权利要求1-7任意一项所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置的使用方法，其特征在于：包括船体分段支撑固定方法和快速拆卸方法；一、船体分段支撑固定方法，包括以下步骤：a1、根据船体分段外板的设计模型，对分段外板曲面进行数据拟合，再结合各支柱式胎架所处支撑位置，计算各胎架的期望支撑高度，当该高度超出支柱式胎架支撑高度可调节范围时，通过选择合适的一根或多根支撑杆(25)，通过螺纹与支柱式胎架相连，拓展各胎架的支撑高度；a2、将球头(24)安装于球套(23)内，然后通过螺纹分别将支撑杆(25)与球头(24)、顶盖(22)与球套(23)、顶盖(22)与电控永磁装置(21)刚性连接，再将顶盖(22)与套环(12)进行螺纹连接，使得套环(12)上沿与电控永磁装置(21)上沿齐平，最后，重复本步骤，完成所有支柱式胎架上快拆型支撑装置的安装；a3、调整各胎架支撑高度至期望支撑高度，各支柱式胎架上快拆型支撑装置的上沿可组合成船体分段外板的曲面外形，放置船体分段外板时，在船体分段外板的重力作用下，球头(24)与球套(23)间会自适应转动，使得电控永磁装置(21)与船体分段外板有效接触，电控永磁装置(21)提供一次脉冲电流，使得其对外表现为磁吸力，从而与船体分段外板固定相连；a4、根据支撑位置处船体分段外板的形状，选择合适的连接片(11)，并用锤子等工具将
其沿着外侧导引槽敲入套环(12)的u型缺口(121)中，使得连接片(11)的前端抵在电控永磁装置(21)的侧边缘上，并将连接片(11)与船舶分段外板点焊连接，从而实现支柱式胎架与船体分段外板间连接的加固，防止船舶分段外板与电磁吸附装置(21)间的滑动；二、快速拆卸方法，包括以下步骤：b1、对所有支柱式胎架上的快拆型支撑装置，电控永磁装置(21)提供一次脉冲电流，使得其对外不产生磁吸力，从而与船体分段外板分开；b2、通过行车将船体分段吊起，连接片(11)直接从套环(12)的u型缺口(121)中脱开，即快速完成了所有胎架的拆卸。9.根据权利要求8所述的一种支柱式胎架用快拆型支撑装置的使用方法，其特征在于：还包括对发生损坏的快拆型支撑装置的拆卸更换方法，步骤是：c1、电控永磁装置(21)提供一次脉冲电流，使得其对外不产生磁吸力，从而与船体分段外板分开；c2、调低支柱式胎架的支撑高度，使得连接片(11)从套环(12)的u型缺口(121)中脱开，船体分段外板的重量由相邻胎架分担；c3、根据需求替换受损零件后，调高支柱式胎架的支撑高度至套环(12)与船体分段外板上连接片(11)接近，然后转动球头(24)与球套(23)，使得套环(12)上的u型缺口(121)对准连接片(11)；c4、调高支柱式胎架的支撑高度使得连接片(11)沿顶侧引导槽(122)插入套环(12)上的u型缺口(121)中，继续调高支柱式胎架的支撑高度至电控永磁装置(21)与船体分段外板有效接触；c5、电控永磁装置(21)提供一次脉冲电流，使得其对外表现为磁吸力，从而与船体分段外板固定相连，最后调整支柱式胎架的支撑高度至拆卸前位置。

技术总结
本发明公开了一种支柱式胎架用快拆型支撑装置，由电控永磁装置、顶盖、球套、球头、支撑杆、套环和连接片组成，所述球套为设有外螺纹的大小直径的台阶圆柱体，小直径端开设有沉孔，所述球头安置在沉孔中，球头露出沉孔的球面上连接所述支撑杆，所述球套旋装在所述顶盖的小直径外圆螺纹上；所述套环一端内圆设有螺纹，另一端端面均等开设有至少3个U型缺口，缺口朝上旋装在顶盖的大直径外圆螺纹上；所述电控永磁装置固定在顶盖上平面中央；所述连接片嵌装在套环的U型缺口中，一端顶压电控永磁装置，另一端悬伸出套环。本发明的快拆型支撑装置安装方便，能够快速更换，有效提高分段的建造效率，显著增大胎架支撑高度的可调节范围。显著增大胎架支撑高度的可调节范围。显著增大胎架支撑高度的可调节范围。


技术研发人员：陈宇 严张会 毛包晨 周宏根 刘金锋 康超 谢阳 李炳强
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/7/19