一种计入总纵强度的舱口围结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种舱口围结构，尤其涉及一种计入总纵强度的舱口围结构，属于船舶设计技术领域。


背景技术：

2.船舶在海上航行时，除承受作用在整个船体上的重力、浮力和惯性力等，还承受来自波浪引起的波浪载荷，这些载荷使船体产生总纵弯曲。把船体看作是具有变化横断面的空心梁，其抵抗总纵弯曲的能力称为船体的总纵强度。参加抵抗总纵弯曲，即参与总纵强度的船体构件称为纵向强力构件，如外板、内底板、甲板、纵舱壁以及纵桁、纵骨等纵向连续构件。总纵强度对保证船舶航行安全关系极大。总纵强度不足会造成结构的变形和损坏，严重时会使船体折断。
3.货船的货舱区一般会被分隔成几个独立的货舱，每个货舱都有一个大开口，即舱口，为了保证货舱的风雨密，舱口的四周需要用一对横向舱口围板和一对纵向舱口围板封起来，顶部用舱口盖盖起来，由于货船自身的特殊性，每个货舱舱口之间的距离往往是比较远的，纵向舱口围板一般沿船长方向不连续，所以传统货船的舱口围的纵向舱口围板不参与总纵强度。货船横截面的中和轴比较靠近船底板而远离主甲板，所以顶边舱斜板、外板顶端，尤其是主甲板受到的总纵弯曲应力最大，这些区域的板材和板材上面的骨材尺寸一般比较大，重量也比较大，为了有效地降低这三个区域的总纵弯曲应力，进而实现船舶减重，需要在主甲板附近的位置增加参与总纵强度的构件，把纵向舱口围板由间断改为连续可以起到很好的减重效果。
4.传统不连续型纵向舱口围板的设计中，舱口围板只起到保证货舱风雨密、支撑舱口盖下的各种垫块、止推块和其他装置的作用，由于纵向舱口围板沿船长方向不连续，所以不能给总纵强度带来任何好处，无形中浪费了这一部分重量，如图2所示。
5.于是，为了解决这个问题，现有技术提出了新的改进方案，图3是传统货船在横向视图上的设计方案，现有改进型的连续纵向舱口围板在横向视图上的设计和该方案完全一致，唯一的区别在于纵向视图上的设计不一样，见图1。改进方案在两个货舱的纵向舱口围板间采用一段扁钢来过渡，根据船舶结构设计相关规范的定义，通过画两条与船长方向成15
°
的切线可以得到有效参与总纵强度的纵向强力构件。如图1所示，其中阴影部分为参与总纵强度的构件，但由于该方案只有左右舷各一道纵向舱口围板参与总纵强度，减重效果不够理想，而且对于总纵强度带来的好处要打一定折扣，具体分析如下：
6.现有改进型的纵向舱口围设计方案，由左右舷各一道纵向舱口围板参与总纵强度，这时候的舱口围板不仅能起到保证舱室风雨密、支撑舱口盖下的各种垫块、止推块和其他装置的作用，由于纵向舱口围板沿船长方向连续，所以也能给总纵强度带来一些好处，可以降低总纵整体应力水平。但在主甲板上设置连续的纵向舱口围板，根据船舶结构设计相关规范的内容，在计算船舶主甲板处剖面模数时，要考虑甲板上这些新增纵向连续构件的影响，对于船体梁横断面来说，越远离中和轴的构件，总纵弯曲应力越大，这些在主甲板上
增加的纵向构件增大了船体梁最远处结构与中和轴的距离，而对于船体梁来说，其总纵强度满足与否应取决于最恶劣处的结构。所以，综合而言，这种方案对于总纵强度带来的好处是要打一定折扣的。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种计入总纵强度的舱口围结构，在现有改进型纵向舱口围板的连续设计方案的基础上做进一步改进：不增加纵向连续构件的最高点位置，额外增加了舱口围顶板、左右舷各一道纵向连续构件来共同参与总纵强度，施工上相对现有方案更为简便，并且结构的总纵强度和局部强度都有了进一步的改善，也实现了比较理想的减重效果。
8.本实用新型采取以下技术方案：
9.一种计入总纵强度的舱口围结构，甲板上的舱口围结构呈一连续的管道结构；所述管道结构的围板包括：位于舱口处的左右舷各一道靠船中的第一纵向舱口围板2、左右舷各一道靠舷侧的第二纵向舱口围板3、位于所述第一纵向舱口围板2与第二纵向舱口围板3顶部的舱口围顶板1、与舱口围顶板1平滑过渡相连的曲率板14、与曲率板14连接的平面板13；所述第一纵向舱口围板2、第二纵向舱口围板3上开设减重孔。
10.优选的，所述平面板13上也开设减重孔。
11.优选的，所述管道结构还包括靠舷侧的第二纵向舱口围板3的下部纵向板9。
12.优选的，所述管道结构的围板还包括横向板4，所述横向板4上开设用于减重、雨水流淌和供人通行的第一通行孔5。
13.进一步的，所述第一通行孔5下方且位于主甲板7下方开设有用于减重、压载水流通和供人通行的第二通行孔6。
14.更进一步的，第二通行孔6开设于所述横向板4上。
附图说明
15.图1是现有改进型的纵向舱口围板的连续设计方案的纵向示意图。
16.图2是传统的不连续型的纵向舱口围板的设计方案的纵向示意图。
17.图3是传统及现有改进型的舱口围的设计方案横向示意图。
18.图4是本实用新型计入总纵强度的舱口围结构的横向示意图。
19.图5是传统及现有改进型的舱口围的横向局部示意图。其中(a)是图3的局部放大图，(b)是(a)中的view a视图。
20.图6是本实用新型计入总纵强度的舱口围结构的局部示意图。其中(a)是图4的局部放大图，(b)是(a)中的a-a向剖视图，(c)是(a)中的b-b向剖视图。
21.图7是本实用新型计入总纵强度的舱口围结构的三维视图(右舷视图)。
22.图8是本实用新型计入总纵强度的舱口围结构的三维视图(左舷视图)。
23.图中，1.舱口围顶板，2.第一纵向舱口围板，3.第二纵向舱口围板，4.横向板，5.第一通行孔，6.第二通行孔，7.主甲板，8.舱口区域，9.纵向板，10.第一纵向筋，11.第二纵向筋，12.横向筋，13.平面板，14.曲率板，15.顶边舱斜板。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。
25.说明：下文中提及的“横向”为船舶横剖面的方向，“纵向”为船纵剖面方向(即舷侧方向)。
26.在现有改进型的设计中，参见图1、3、5，为了让更多的构件参与总纵强度，虽然也有纵向舱口围板由间断改为连续的设计方案，但由于只有左右舷各一道纵向舱口围板参与总纵强度，减重效果不够理想。本实用新型在现有改进型设计基础上，额外增加了舱口围顶板、一道靠舷侧的纵向舱口围板及其下面的纵向连续板来参与总纵强度，在达到比较理想的减重效果的同时，由于采用管道类型的设计，对于承受舱口盖局部载荷也有很好的优化效果，并且对于舱口围下面肘板与主甲板的焊接、舱口围下面肘板的面板与主甲板的焊接也可以采用一般的角焊缝而非现有设计的熔透焊。
27.实施例：
28.本实施例为了解决上面以及背景技术提出的缺陷，在现有改进型纵向舱口围板的连续设计方案的基础上做进一步改进，相对现有连续设计方案，不增加纵向连续构件的最高点位置，额外增加了舱口围顶板1、左右舷各一道纵向连续构件来共同参与总纵强度，施工上相对现有方案更为简便，并且结构的总纵强度和局部强度都有了进一步的改善，也实现了比较理想的减重效果。具体说明如下：
29.下面介绍本实施例的这种新型连续型纵向舱口围板的设计方案，图4是该设计方案的横向视图，由于是在主甲板上构建了一个管道类型的结构，所以属于管道类型的设计方案。相对于传统货船，本实用新型参与总纵强度的构件主要增加了舱口围顶板1、左右舷各一道靠船中的纵向舱口围板2、左右舷各一道靠舷侧的纵向舱口围板3、靠舷侧纵向舱口围板的下部纵向板9。
30.相对于现有改进型的连续纵向舱口围板的设计，本实用新型参与总纵强度的构件主要增加了舱口围顶板1、左右舷各一道靠舷侧的纵向舱口围板3、靠舷侧纵向舱口围板的下部纵向板9。对于货船来说，由于自身结构特点，中和轴位置比较靠近船底位置，而主甲板就相应地远离中和轴，根据物理学相关知识可以得知，在承受外部弯矩载荷时，远离中和轴的位置所承受的弯曲应力最大，因此主甲板处的总纵弯曲应力最大，总纵强度对于舷侧顶板以及顶边舱竖板、主甲板的板厚和这些构件上的骨材尺寸起决定作用，为了提高该区域构件的总纵强度，一般板厚和骨材尺寸都会很大，这个区域的重量在结构总重量中占据很大的比例。本实用新型在该区域增加参与总纵强度的构件对于现有构件的减重有很大帮助。
31.本实用新型增加了几个参与总纵强度的构件。对于左右舷各一道靠船中的纵向舱口围板2，是传统方案及改进型方案都有的结构构件，所以这部分在横剖面上没有任何结构形式上的改动，纵剖面的形式和改进型方案一致，如图1所示；对于增加的左右舷各一道靠舷侧的纵向舱口围板3，传统货船和现有改进型方案均如图5所示，新型舱口围设计方案如图6的a-a剖面所示。图5的view a为舱口围顶板下的纵向筋和肘板的面板，考虑到上方舱口盖的局部载荷比较大，这里仅有肘板和肘板的面板来支撑，结构偏薄弱，端部应力比较大，所以规范强制规定图中区域1要采用部分熔透焊、区域2要采用全焊透来保证应力的有效传递，本实用新型把这道面板做成了一道纵向连续的开孔板，如图6的a-a剖面所示，既能有效
参与总纵强度，又显著降低了这个区域的应力，对于区域1和区域2处的焊接要求也会降低，不用采取熔透焊，采用一般的角焊缝即可；对于靠舷侧的纵向舱口围板的下部纵向结构，传统货船和现有改进型方案的设计形式如图3所示，原有结构为主甲板和顶边舱上的两根纵骨，一般采取t型材比较常见，由于这里施工空间小，所以这里采用t型材不是特别方便施工，本方案改为了纵向连续的开孔板来替代原有的t型材，极大增加了施工的便利性，考虑到传统方案和现有改进型方案中的t型材腹板高度加上面板高度也不会比本实用新型的开孔板方案轻多少，所以可以认为本实用新型的此项改动对于重量的增加不大。为了保证顶板的纵向连续性，顶板在不同货舱舱口围的过渡段，采用了平面板和曲率板相结合的过渡形式，顶板上在过渡段通过开设长孔，可以方便人的通行和雨水的流淌，也能起到减重的作用，过渡段的侧向视图如图6的a-a剖面所示，过渡段的垂向视图如图6的b-b剖面所示，顶板的平面板部分在横向强框过来一定距离处，通过圆弧平滑过渡到旁边的一块斜板，该斜板再通过圆弧平滑过渡到顶板的平面板部分，三维视图如图7和图8所示。
32.具体结构参见图4、6、7、8，一种计入总纵强度的舱口围结构，甲板上的舱口围结构呈一连续的管道结构；所述管道结构的围板包括：位于舱口处的左右舷各一道靠船中的第一纵向舱口围板2、左右舷各一道靠舷侧的第二纵向舱口围板3、位于所述第一纵向舱口围板2与第二纵向舱口围板3顶部的舱口围顶板1、与舱口围顶板1平滑过渡相连的曲率板14、与曲率板14连接的平面板13；所述第一纵向舱口围板2、第二纵向舱口围板3上开设减重孔。
33.参见图7，所述平面板13上也开设减重孔。
34.参见图4、8，所述管道结构还包括靠舷侧的第二纵向舱口围板3的下部纵向板9。
35.参见图4和8，所述管道结构的围板还包括横向板4，所述横向板4上开设用于减重、雨水流淌和供人通行的第一通行孔5。
36.继续参见图4和8，所述第一通行孔5下方且位于主甲板7下方开设有用于减重、压载水流通和供人通行的第二通行孔6。
37.继续参见图4和8，第二通行孔6也开设于所述横向板4上。
38.本实用新型主要解决了以往舱口围结构设计中，舱口围的纵向围板和顶板不参与总纵，只能参与局部强度，从而存在重量浪费的情况。关键点在于舱口围顶板、左右舷各两道纵向连续围板、左右舷各一道甲板下的纵向板来共同参与总纵强度，施工上相对现有方案更为简便，并且结构的总纵强度和局部强度都有了进一步的改善，也实现了比较理想的减重效果。
39.本实用新型的保护点正是这种纵向连续舱口围的全新设计。
40.以上是本实用新型的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本实用新型总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本实用新型要求保护的范围之内。

技术特征：
1.一种计入总纵强度的舱口围结构，其特征在于：甲板上的舱口围结构呈一连续的管道结构；所述管道结构的围板包括：位于舱口处的左右舷各一道靠船中的第一纵向舱口围板(2)、左右舷各一道靠舷侧的第二纵向舱口围板(3)、位于所述第一纵向舱口围板(2)与第二纵向舱口围板(3)顶部的舱口围顶板(1)、与舱口围顶板(1)平滑过渡相连的曲率板(14)、与曲率板(14)连接的平面板(13)；所述第一纵向舱口围板(2)、第二纵向舱口围板(3)上开设减重孔。2.如权利要求1所述的计入总纵强度的舱口围结构，其特征在于：所述平面板(13)上也开设减重孔。3.如权利要求1所述的计入总纵强度的舱口围结构，其特征在于：所述管道结构还包括靠舷侧的第二纵向舱口围板(3)的下部纵向板(9)。4.如权利要求1所述的计入总纵强度的舱口围结构，其特征在于：所述管道结构的围板还包括横向板(4)，所述横向板(4)上开设用于减重、雨水流淌和供人通行的第一通行孔(5)。5.如权利要求4所述的计入总纵强度的舱口围结构，其特征在于：所述第一通行孔(5)下方且位于主甲板(7)下方开设有用于减重、压载水流通和供人通行的第二通行孔(6)。6.如权利要求5所述的计入总纵强度的舱口围结构，其特征在于：第二通行孔(6)开设于所述横向板(4)上。

技术总结
本实用新型涉及一种计入总纵强度的舱口围结构，甲板上的舱口围结构呈一连续的管道结构；所述管道结构的围板包括：位于舱口处的左右舷各一道靠船中的第一纵向舱口围板、左右舷各一道靠舷侧的第二纵向舱口围板、位于所述第一纵向舱口围板与第二纵向舱口围板顶部的舱口围顶板、与舱口围顶板平滑过渡相连的曲率板、与曲率板连接的平面板；所述第一纵向舱口围板、第二纵向舱口围板上开设减重孔。本实用新型不增加纵向连续构件的最高点位置，额外增加了舱口围顶板、左右舷各一道纵向连续构件来共同参与总纵强度，施工上相对现有方案更为简便，并且结构的总纵强度和局部强度都有了进一步的改善，也实现了比较理想的减重效果。也实现了比较理想的减重效果。也实现了比较理想的减重效果。


技术研发人员：李金伦 韩斌 吴定凡 陈麟 唐明非 陆利平
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/8/13