CN102346789B - 内外双壳型船密集曲劣纵骨结构线的设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内外双壳型密集曲劣纵骨结构线的设置方法，包括步骤：①投影重叠法，调整纵骨走向，修正连接板之间的折角；②区域分解法，不同区域的纵骨采用不同的定位方法；③纵骨夹角修正法，分段分别修正纵骨对接错位。简化了加工、装配作业程序，提高了工效和船舶的建造质量，有效地改善了生产工况条件与安全作业环境，为后续船建造提供了借鉴经验。

Description

内外双壳型船密集曲劣纵骨结构线的设置方法

技术领域

本发明涉及船舶制造领域，特别是涉及一种内外双壳型船密集曲劣纵骨结构线的设置方法。

背景技术

船舶的纵骨结构是船体最主要的构架之一，纵骨结构线设置的合理与否，关系到船舶整体结构的应力强度。

某型船是沪东中华造船（集团）有限公司建造的特种用途船，双壳双线型的船体其纵骨密集，呈多向曲劣，如处理不当，不仅影响到船体抗拉强度，还会给实际生产带来困难。按原生产设计方案在建造过程中会形成上万根与内外壳纵骨之间衔接的加强筋连接板折角、分段纵骨穿孔位多变，分段大接头纵骨错位。大大增加加工、装配、船台的工作量。如不作设计改进，将影响到整个船舶生产周期并增加生产成本。内外双壳体船密集型曲劣纵骨的特性，使该型船的纵骨结构线设置有较大的难度，需要考虑多种因素，既要考虑纵骨布局的合理性，又要考虑如何降低纵骨多向曲劣对加工装配的影响，使之具备可操作性与适应性。

由于缺乏大型内外双壳密集型曲劣纵骨结构船舶的建造经验及生产工艺参考，在实际纵骨结构线设置的生产工艺制定时，又必须与现有的公司设备，加工工艺流程相匹配。为此决定成立技术攻关小组针对曲劣纵骨结构线的设置进行技术攻关。

经过审图分析，需要解决以下几个方面的难题：结构线环节主要是解决纵骨走向定位问题，在纵骨调整环节主要解决多向曲劣问题。在分段对接环节主要解决错位纵骨衔接问题，针对特殊性船舶线型曲劣变化大、纵骨扭曲的特殊性，必须找出与常规船舶不同的方法，先简后繁解决内外壳纵骨多向曲劣难题。   

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种内外双壳型船密集曲劣纵骨结构线的设置方法，能够缩短生产周期，降低生产成本，与生产部门的设备能力、生产工艺、加工装配方法匹配，确保船体建造成型后的结构强度。

本发明的技术解决方案如下：

一种内外双壳型密集曲劣纵骨结构线的设置方法，特点是包括如下步骤：

①投影重叠法，调整纵骨走向，修正连接板之间的折角：因原内外壳线型的曲率变化不同，使得船体外壳体纵骨与内壳体纵骨连接结构走向呈多向趋势，连接内外纵骨的两端不在同一层面上，其结果是内外纵骨加强板异向走势多向折角连接受力不均，降低了船体结构的受力强度，达不到设计要求。为此必须寻求合适的内外纵骨走向，以确保连接板衔接受力的均衡性与正确性，根据设计要求只有当内外纵骨走势趋于相同的情况下，才能改变连接板的多向折角情况，为此必须观察与梳理曲率纵骨，目的是将多向曲率纵骨改变为单向曲率纵骨。

②区域分解法，不同区域的纵骨采用不同的定位方法：因船体各区域的线型级差与曲率势是不同的，该型船大量的纵骨在空间形成三向扭曲。使得每个肋板的纵骨穿孔定位都不同，这一不确定因素存在，使得建模放样装配增加了难度，更主要的是扭曲纵骨球扁钢规格达P240*12以上，无法加工。如在现场装配校正难度大。即费工费时，同时影响整个船舶建造进程与质量。为此必须根据各个区域的线型与结构特点作出有效的区分，采取不同的处理方法，化繁为简达到消除纵骨多向扭曲的目的。

③纵骨夹角修正方法，各分段分别修正纵骨对接错位：由于内外壳船体线型的差异，造成分段合拢的纵骨错位，必需对各分段艏艉端的纵骨走向进行调整，根据各个段的纵骨结构线走向特点对具有不同朝向的扭曲纵骨进行角度调整。使得分段纵骨对接错位问题给予解决，而纵骨规格大（H240*12）曲率度大，实际校正有难度。船体各区域分解方法处理纵骨定位，纵骨夹角修正方法处理分段对接错位，能够保证各分段衔接的正确性、合理性，增强结构强度。

上述步骤①～③具体实施方法如下：

1、投影重叠法定出船体内外壳纵骨结构线走向：

首先是针对底部的曲率线型区域，把内壳肋骨线光顺后的线型重叠在已排列好结构线的外壳线型图上，将外壳线型图上的纵骨结构线的宽度、高度投影点分别投影至对应的内壳线型图上，得到各个交点，再把各点攀连成光顺的曲线，即为内壳上的纵骨结构线；

对内外壳各纵骨结构线之间的间距进行检测，按规范控制在600mm--650mm范围内，如大于650mm或者小于600mm作适当调整，必要时可增加一档纵向结构线；

将调整后的纵骨宽度或高度数据反馈到外壳线型图上；

2、不同区域的划分与纵骨定位：

根据船体纵骨分布特点，将整个船体分成四大区域：

以纵桁材L1－L18向船肿部位为第一区域，以水线5米2的向上部位为第二区域，以纵桁材L19到水线5米2以下为第三区域，从168#-182#肋骨之间为第四区域，

纵骨定位具体做法如下：

第一区域：船体内外壳纵骨由原设计垂直外板改为内外壳纵骨垂直于基线,以基线为基准，设定纵骨位置开孔；

第二区域：船体内壳与外壳的纵骨因在不同的高度线上，为此采取纵骨垂直于值剖线的方法，使纵骨穿孔定位正确；

第三区域：船体内壳和外壳的纵骨以各个分段为单位，分别垂直各自分段的肋骨检验线，然后以肋骨检验线为中心作平行线，求取各分段的纵骨的定位角度；

第四区域：采取逐步方法将纵骨有平行于基线过渡到垂直于外板来处理：

首先测算出从垂直或平行基线到垂直外板要过渡多少角度以及该区域有多少肋骨，将测算到的角度平均分配给每档肋骨，并置于肋骨线型图上，读取数值，输入计算机进行处理，作为肋板纵骨开孔方向的依据，最终达到纵骨安装定位位置。

3、对各分段大接头处的纵骨错位纠正，采取以下方法解决：

1）    分别求取两个相邻分段的纵骨与基线的夹角的度数，当夹角的度数小于10度时，将大的角度减去小的角度得到的差数再除以二得到的度数；

2）    两个相邻对接分段分别称为AB分段，当分段大接头靠近A分段肋板处，则该分段大接头处的纵骨角度不变，只要将B分段处的纵骨角度预先调整到与A分段纵骨角度相同即可，同样能确保AB分段的合拢对接；

3）    当分段大接头在靠近B分段肋板处，则该肋板上的纵骨穿孔的开孔角度可不按A分段的纵骨开孔角度，可参照B分段上的纵骨穿孔角度确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、投影重叠法：通过垂直投影，使内外壳体各肋骨的结构点定位在同一宽值上，使船体内外壳纵骨结构线的走向调整到一致，改变因纵骨多向曲劣趋势造成的连接板折角状况，增加结构强度。

2、区域分解法：通过四个区域设置，各分段检验肋骨设置，确定纵骨穿孔定位，起到化繁为简消除纵骨多向曲率目的。

3、纵骨夹角修正法：通过夹角修正方法消除分段纵骨对接错位，使分段对接受力点均衡。

4、确保船体结构线设置的正确性合理性，能够缩短生产周期，降低生产成本，能够与生产部门的设备能力、生产工艺、加工装配方法匹配，能够确保船体建造成型后的结构强度，符合设计要求与成型质量。

附图说明

图1 是船体内外壳线型的底部区域纵骨结构线示意图

图2-1是船体内外壳纵骨走向的立体效果图

图2-2是本发明调整后船体内外壳纵骨走向的立体效果图

图3是本发明船体结构线基本布置的区域分解图

图4是本发明船体分段肋骨检验线图

图5是本发明船体分段纵骨夹角修正立体图

图6是本发明船体分段纵骨夹角处理定位图。

具体实施方式

下面结合实施实例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

一种内外双壳型船密集曲劣纵骨结构线的设置方法，特点是包括如下步骤：

1、 投影重叠法定出船体内外壳纵骨结构线走向：请先参阅图1 、图2-1，图2-2，首先是针对船体底部的曲率线型区域，把内壳肋骨线光顺后的线型重叠在已排列好结构线的外壳线型图上，将外壳线型图上的纵骨结构线的宽度、高度投影点分别投影至对应的内壳线型图上，得到各个交点，再把各点攀连成光顺的曲线，即为内壳上的纵骨结构线。完成上述步骤后需对船体内外壳各纵骨结构线之间的间距进行检测（按规范控制在600mm--650mm范围内，如大于650mm或者小于600mm作适当调整，必要时可增加一档船体纵向结构线）。将调整后的纵骨宽度或高度数据反馈到外壳线型图上。反复调整直至内外纵骨结构线趋于一致。经实际检测结果，采用重叠法基本上使船体内外纵骨走向一致，改变了纵骨多向曲劣的状况。同时消除了加强结构连接板的折角，减少了加工装配的工作物量。   

2、 不同区域的划分与纵骨定位： 

某型船是按照特殊船舶纵骨架式设计的，其纵向构架密集，按设计要求在底部以上、舷部以下结合区域，纵骨材必须垂直外板。由于该区域的船体内外壳体线型曲率变化大的特殊性，上下端的级差区别导致了该区域的纵骨材多向扭曲。

尽管以往公司建造的单壳体船舶因线型曲率变化，同样也存在多向扭曲，但由于纵骨材规格小（一般球扁钢规格在P60*5—P80*6之间），装配校正可以解决。而现在此型船是一艘大型的特殊用途船，大部分纵骨在P240*12之间，装配校正有困难。为此决定采用区域分解方法来解决纵骨多向曲劣难题。

根据各个区域的纵骨分布特点，如图3所示，将整个船体线型分成四大区域，其目的是化繁为简，将原来的三向扭曲化解为二向弯曲，将原来的二向弯曲化解成单向弯曲，达到消除多向曲率目的。船高度与宽度值是不断变化的，本实施例中具体做法如下：

第一区域以L1－L18纵桁材向船肿部位的内外壳纵骨由原设计垂直外板改为内外壳纵骨垂直基线以基线为基准，设定纵骨位置开孔，使其简便具有可操作性。

第二区域以水线5米2（即5200平台）向上部位的内外壳纵骨原设计在不同高度线上，势必造成舷侧纵骨呈扭曲现象，现改为垂直于直剖线，使得纵骨穿孔定位正确、装配简便。

第三区域以L19纵桁材到5200平台以下的船体内外壳纵骨以各分段为单位分别垂直于各自分段的检验肋骨线（见图4），然后以检验线为中心作平行线求取各分段的纵骨定位角度。

第四区域从168#-182#肋骨之间由于内外壳线型级差变化大，如果仍然采用内外壳纵骨垂直或平行于基线的处理方法。显然无法解决纵骨曲劣难题，所以必须采取逐步过渡方法将纵骨过渡到垂直外板来处理。

该区域的纵骨多向扭曲趋势是客观存在的，如何减小其多向扭曲，使之既不影响性能结构强度，又能达到多向扭曲不加工的目的，对此我们采用了逐步过渡法则来化解或减小纵骨的扭曲度。采用逐步过渡法首先要测算出从垂直或平行基线到垂直外板要过渡多少角度以及该区域有多少肋骨，将测算到的角度平均分配给每档肋骨，并置于肋骨线型图上，读取数值，输入计算机内进行处理。作为肋板纵骨开孔方向依据最终达到纵骨安装位置。

船体分成四个区域，纵骨采用不同的垂直方法，达到了按船体内外线型的特征化繁为简，消除纵骨扭曲目的。

3、分段大接头处的纵骨错位夹角处理

通过上述分解处理后，第一第二区域内的内外纵骨已全部消除多向扭曲状况，第三区域虽然也消除多向扭曲问题，但因纵骨是分别垂直于各级分段的检验肋骨线，故各分段的纵骨夹角是不同的。形成了各个分段合拢时大接头处的纵骨错位，为此我们采取了多种解决方法，请参阅图5。

（1）分别求取两个相邻分段的纵骨与基线夹角度数，在小于10度的情况下可将大的角度减去小的角度得到的差数再除以二得到的度数。

（2）AB分段为两个相邻对接分段，如果分段大接头靠近A分段肋板处，则该分段大接头处的纵骨角度不变，只要将B分段处的纵骨角度预先调整到与A分段纵骨角度相同即可，同样能确保AB分段的合拢对接。

（3）若分段大接头在靠近B分段肋板处，则该肋板上的纵骨穿孔的开孔角度可不按A分段的纵骨开孔角度，可参照B分段上的纵骨穿孔角度，这就使A分段大接头处的肋板纵骨穿孔角度与B分段纵骨角度合理，合拢时吻合。

以上三种处理方法应视分段所在部位的实际情况而定。

实践证明，本发明与公司的现有设备、生产能力、生产工艺相匹配，并简化了加工装配程序，提高工效达30%以上，同时提高了船舶的建造质量，有效地改善了生产工况条件与安全作业环境。

Claims (1)

1.一种内外双壳型船密集曲劣纵骨结构线的设置方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

①投影重叠法，调整纵骨走向，修正连接板之间的折角；

步骤①具体实施方法如下：

投影重叠法定出内外双壳纵骨结构线走向：

首先是针对船体底部区域的曲率线型，把内壳肋骨线光顺后的线型重叠在已排列好结构线的外壳线型图上，将外壳线型图上的纵骨结构线的宽度、高度投影点分别投影至对应的内壳线型图上，得到各个交点，再把各个交点攀连成光顺的曲线，即为内壳上的纵骨结构线；

对内外壳各纵骨结构线之间的间距进行检测，按规范控制在600mm--650mm范围内，当大于650mm或者小于600mm作适当调整，必要时增加一档纵向结构线；

将调整后的纵骨宽度或高度数据再反馈到内外壳线型图上；

②区域分解法，不同区域的纵骨采用不同的定位方法；

步骤②具体实施方法如下：

不同区域的划分与纵骨定位：

根据船体纵骨分布特点，将整个船体分成四大区域：

以纵桁材L1－L18向船肿部位为第一区域，以水线5米2的向上部位为第二区域，以纵桁材L19到水线5米2以下为第三区域，从168#-182#肋骨之间为第四区域，

纵骨定位具体做法如下：

第一区域：内外壳纵骨垂直于基线,以基线为基准，设定纵骨位置开孔；

第二区域：内壳与外壳的纵骨在不同的高度，设定纵骨垂直于值剖线，使纵骨穿孔定位正确；

第三区域：内壳和外壳的纵骨以分段为单位分别法向垂直各自分段的肋骨检验线，然后以肋骨检验线为中心作平行线，求取各分段的纵骨的定位角度；

第四区域：采取逐步方法将纵骨平行于基线过渡到垂直外板来处理；

③纵骨夹角修正法，各分段分别修正对接错位纵骨；

步骤③具体实施方法如下：

两个相邻对接分段分别称为AB分段，当分段大接头靠近A分段肋板处，则该分段大接头处的纵骨角度不变，将B分段处的纵骨角度预先调整到与A分段纵骨角度相同；当分段大接头靠近B分段肋板处，则该肋板上的纵骨穿孔的开孔角度参照B分段上的纵骨穿孔角度确定。

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