CN103350745A - 船舶舷侧复合夹层板结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶舷侧复合夹层板结构，包括横向和纵向连续的多个板架单元，板架单元包括封闭的矩形框架，钢索定位块位于矩形框架中央，多个销柱自上至下间隔设置，多根钢索两端分别与多个销柱固定连接；多根钢索另一端分别穿过相邻的板架单元，矩形框架外侧覆盖顶板，矩形框架内充填聚氨酯。本发明的施工方法包括以下步骤：1）加工和固定钢索定位块，2）板架单元的表面粗糙化处理，3）完成矩形框架全部钢索的铺设，4）灌注熔融的聚氨酯。本发明的复合夹层板结构提高了船体结构的局部承载力、抗屈曲能力、整体耗能性能和整体稳定性，能有效保证结构的安全。本发明的复合夹层板结构的施工方法方便、实用性好，提高了施工质量和施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种船体结构，特别涉及一种设置在船舶舷侧的复合夹层板结构，在船舶舷侧碰撞后，这种具有复合夹层板结构船舶舷侧仅在较小的周边区域发生塑性变形破坏；还涉及这种结构的施工方法，属于船舶工程技术领域。
背景技术
随着航运业的不断发展，航道日渐拥挤，船舶碰撞事故时有发生。传统的船舶舷侧防撞装置采用放置于船舶舷侧的橡胶体或橡胶充气类护舷体作为碰撞缓冲物，以对泊靠、驳船之间发生的低速碰撞起到吸能、缓冲效果。但其吸能能力有限，且往往体积庞大，不易安装和携带。尤其是大型船舶不适宜将其永久性安装于舷侧或随船拖曳。
船舶在高速航行时发生的碰撞具有碰撞动量大、动能大、过程时间短等特点。此时，传统的防撞装置只能吸收很小一部分碰撞能，绝大部分能量由刚度较小的被撞船舷侧结构吸收，造成被撞船舶舷侧的局部破坏甚至发生破舱，使得船舶装载的原油、危险化学品等发生泄漏，严重污染航道水域和周围环境，严重时甚至导致被撞船舶沉没。为此，在船体结构中特别加强了船舶舷侧的耐撞结构，现有的耐撞结构主要着眼于如何增强局部刚度和增加局部有效吸能单元，在增加局部耐撞性的同时也增加了船体重量，影响船舶整体性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于聚氨酯夹芯层弹性体和柔性埋索的新型舷侧复合板结构，强化船舶舷侧自身吸能，增大船舶舷侧在受碰撞时的变形范围，减小局部冲击破坏程度，以降低因船舶舷侧局部冲击破坏而造成破舱的可能性，进而提高被撞船存活率。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种船舶舷侧复合夹层板结构，包括横向和纵向连续的多个板架单元，所述多个板架单元设置在舷侧板内侧，包括矩形框架、钢索定位块、多个销柱、多根钢索和顶板，矩形框架由上下侧的纵向桁材和两端横向肋骨组成封闭结构，钢索定位块位于矩形框架中央，固定在船舶舷侧板上；钢索定位块周围设置数个垫块，多个销柱自上至下间隔设置，分别固定在纵向首个板架单元外侧的横向肋骨上以及纵向末端板架单元外侧的横向肋骨上，多根钢索一端分别与固定在纵向首个板架单元外侧横向肋骨上的多个销柱固定连接，多根钢索另一端穿过纵向首个板架单元外侧的横向肋骨，成扇形收缩后分别横穿过钢索定位块内对应的横孔，再成扇形展开穿过纵向首个板架单元内侧的横向肋骨进入相邻的板架单元；多根钢索另一端以同样的结构一个接一个穿过相邻的板架单元，直至最后分别与固定在末端板架单元外侧横向肋骨上的多个销柱固定连接；矩形框架外侧覆盖顶板，矩形框架内充填聚氨酯。
一种船舶舷侧复合夹层板结构的施工方法，包括以下步骤：
1）按照需要定位的钢索数量，在钢索定位块横向端面上，自上而下加工出一排通孔，所述通孔的数量与需要定位的钢索数量对应；顶板上加工出聚氨酯灌注孔和排气孔；
2）对顶板内侧、组成板架单元的纵向桁材和横向肋骨以及船舶舷侧板内侧进行表面粗糙化处理，使得板架单元内经过表面粗糙化处理的部位表面粗糙度达到Sa2.5级；
3）将钢索定位块分别焊在各板架单元中央的舷侧板内侧上，每个钢索定位块周围分别固定数个垫块；
4）将第一根钢索一端穿过首个板架单元外侧横向肋骨的对应孔后，做成首套环套在销柱上，销柱焊在横向肋骨上；第一根钢索另一端依次穿过钢索定位块的对应孔、首个板架单元内侧的横向肋骨板，进入相邻板架单元；重复上述动作，直至第一根钢索另一端穿过纵向末端板架单元外侧横向肋骨的对应孔后，做成末套环套在销柱上，销柱焊在该横向肋骨外侧上，完成第一根钢索的铺设；以此类推，一根接一根完成全部钢索的铺设；
5）在板架单元的矩形框架上焊接衬垫板，顶板覆盖在矩形框架上与矩形框架焊接成整体结构，形成气密空腔；
6）将熔融的聚氨酯从顶板的灌注孔注入各个板架单元空腔内，控制熔融的聚氨酯灌注压力，直至其从排气孔溢出；
7）待聚氨酯固化后，清理灌注孔和排气孔，用腻子封闭钢索与钢索穿过的横向肋骨板相应孔之间的空隙，最后封闭灌注孔和排气孔。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
前述的船舶舷侧复合夹层板结构，其中所述销柱的长度为钢索直径的3～4倍；所述钢索的屈服强度不小于600MPa；钢索定位块和钢索的屈服强度均不小于300MPa。
前述的船舶舷侧复合夹层板结构，其中在顶板与纵向桁材、横向肋骨的连接处内侧设有衬垫板。
前述的船舶舷侧复合夹层板结构，其中所述顶板上分别设有聚氨酯灌注孔和排气孔，聚氨酯灌注孔和排气孔彼此远离。
前述的船舶舷侧复合夹层板结构的施工方法，其中所述步骤2）的表面粗糙化处理采用钢砂或刚玉在0.6～0.7MPa的气压下进行喷砂处理；所述钢砂的硬度大于HRc62。
本发明的每个板架单元内均含有“钢-聚氨酯-钢索”复合体，并用顶板覆盖封闭成密闭腔体，具有刚度大、碰撞时吸能性好等优点。在船舶舷侧碰撞后未发生破舱时，本发明的船舶舷侧复合板的碰撞动能吸收比现有的船舶舷侧结构提高了7.8%，并可使被撞击船舶破舱发生几率下降18.9%。本发明的船舶舷侧复合夹板结构取代现有的船舶舷侧板，可在保持船体结构刚度和强度的同时，减少舷侧板架上扶强材数量，使舷侧仅保留必要的纵向桁材、横向肋骨减轻了船体重量。
本发明的复合夹层板中铺设了纵向贯穿的多根钢索，当船舶舷侧发生碰撞受到冲击载荷时，钢索的牵扯作用承担很大一部分钢板变形而产生的中面应力，同时通过多根钢索网状拉扯作用，使距受撞部位较远处的舷侧板结构一起发生变形，由此将较大的受撞部位局部变形部分地转嫁为受撞部位周边甚至更远处结构的较小变形，可有效防止局部舷侧板的破损，从而以较小的整体性破坏取代较大的局部性破坏，降低了破舱发生几率，提高被撞船存活率。优化了船舶舷侧自身吸能形式，减少船舶舷侧致命性局部破坏同时又保证船舶整体性能。
本发明的复合夹层板结构提高了船体结构的局部承载力、抗屈曲能力、整体耗能性能和整体稳定性，能有效保证结构的安全。本发明的复合夹层板结构的施工方法方便、实用性好，提高了施工质量和施工效率。
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是本发明应用在13000吨近海散货轮实施例的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图1 的A-A放大剖视图；
图4是图1 的B-B放大剖视图；
图5是图1 的C-C放大剖视图；
图6是图1 的D-D放大剖视图；
图7是图6 的E-E放大剖视图；
图8是图7 的F-F放大剖视图；
下面结合附图和本发明应用在13000吨近海散货轮第二舱段的实施例作进一步说明。
如图1～图8所示，本发明包括设置在舷侧板内侧且横向和纵向连续的多个板架单元1，钢索定位块13、多个销柱16、多根钢索17和顶板18，板架单元1包括上下侧纵向桁材11和两端横向肋骨12组成封闭的矩形框架，钢索定位块13位于矩形框架中央，其底部焊在船舶舷侧板101上；钢索定位块13的上下左右各设置1个垫块14，多个销柱16自上至下间隔设置，分别焊在纵向首个板架单元1外侧的横向肋骨12上以及纵向末端板架单元1外侧的横向肋骨12上，多根钢索17一端分别与固定在纵向首部的板架单元1一端的多个销柱16固定连接，另一端穿过纵向首个板架单元1外侧的横向肋骨12后成扇形收缩，然后分别横穿过钢索定位块13内对应的横孔，再成扇形展开穿过纵向首个板架单元1内侧的横向肋骨12进入相邻的板架单元1，多根钢索17另一端以同样的结构一个接一个进出相邻的板架单元1，直至最后分别与固定在尾部的板架单元1另一端的多个销柱16固定连接。销柱16的长度为钢索17直径的3～4倍，可以防止钢索17脱落。钢索17的屈服强度不小于600MPa，钢索定位块13和销柱16的屈服强度均不小于300MPa，在船舶舷侧板13受到撞击时，确保钢索定位块13、钢索17和销柱16不会因破坏而失效。 矩形框架外侧覆盖顶板18，矩形框架内充填聚氨酯19。顶板18上分别设有聚氨酯灌注孔181和排气孔182，聚氨酯灌注孔181和排气孔182彼此远离，分别设置在顶板18的两个对角上。
本发明的施工方法，包括以下步骤：
1）按照需要定位的钢索17数量，在钢索定位块13的横向端面上，自上而下加工出一排通孔，通孔数量与需要定位的钢索17数量对应；顶板18上加工出分别设置在顶板18的两个对角上的聚氨酯灌注孔181和排气孔182。
2）为了提高充填的聚氨酯19的附着力，对顶板18内侧、组成板架单元的纵向桁材11和横向肋骨12以及船舶舷侧板101内侧进行表面粗糙化处理。本实施例采用硬度大于HRc62的钢砂或刚玉在0.6～0.7MPa的气压下进行喷砂处理，使板架单元1内经过表面粗糙化处理的部位表面粗糙度达到Sa2.5级。
3）将钢索定位块13分别焊在各板架单元1中央的舷侧板13内侧上，4个垫块14分别粘接固定在钢索定位块13的四角上。
4）将第一根钢索17一端穿过首个板架单元1外侧的横向肋骨12的对应孔后，做成首套环套在销柱16上，销柱16焊在横向肋骨12上；第一根钢索17另一端依次穿过钢索定位块13的对应孔、首个板架单元1内侧的横向肋骨板12，进入相邻的板架单元1。重复上述动作，直至第一根钢索17另一端穿过纵向末端的板架单元1外侧的横向肋骨12对应孔后，做成末套环套在销柱16上，完成第一根钢索17的铺设。销柱16焊在该横向肋骨12外侧上，以此类推，一根接一根完成全部钢索17的铺设。
5）在板架单元的矩形框架上焊接衬垫板102，顶板18覆盖在矩形框架上与其焊接成整体结构，形成气密空腔。
6）将熔融的聚氨酯19从顶板18的灌注孔181注入各个板架单元1空腔内，控制熔融的聚氨酯19的灌注压力，直至其从排气孔182溢出；
7）待聚氨酯19固化后，清理灌注孔181和排气孔182，用木屑腻子封闭钢索17与钢索穿过的横向肋骨板12相应孔之间的空隙，最后在灌注孔181和排气孔182上焊上封口板，完全封闭板架单元1。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种船舶舷侧复合夹层板结构，其特征是，包括横向和纵向连续的多个板架单元，所述多个板架单元设置在舷侧板内侧，包括矩形框架、钢索定位块、多个销柱、多根钢索和顶板，矩形框架由上下侧的纵向桁材和两端横向肋骨组成封闭结构，钢索定位块位于矩形框架中央，固定在船舶舷侧板上；钢索定位块周围设置数个垫块，多个销柱自上至下间隔设置，分别固定在纵向首个板架单元外侧的横向肋骨上以及纵向末端板架单元外侧的横向肋骨上，多根钢索一端分别与固定在纵向首个板架单元外侧横向肋骨上的多个销柱固定连接，多根钢索另一端穿过纵向首个板架单元外侧的横向肋骨，成扇形收缩后分别横穿过钢索定位块内对应的横孔，再成扇形展开穿过纵向首个板架单元内侧的横向肋骨进入相邻的板架单元；多根钢索另一端以同样的结构一个接一个穿过相邻的板架单元，直至最后分别与固定在末端板架单元外侧横向肋骨上的多个销柱固定连接；矩形框架外侧覆盖顶板，矩形框架内充填聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的船舶舷侧复合夹层板结构，其特征是，所述销柱的长度为钢索直径的3～4倍。
3.根据权利要求1所述的船舶舷侧复合夹层板结构，其特征是，所述钢索的屈服强度不小于600MPa；钢索定位块和钢索的屈服强度均不小于300MPa。
4.根据权利要求1所述的船舶舷侧复合夹层板结构，其特征是，在顶板与纵向桁材、横向肋骨的连接处内侧设有衬垫板。
5.根据权利要求1所述的船舶舷侧复合夹层板结构，其特征是，所述顶板上分别设有聚氨酯灌注孔和排气孔，聚氨酯灌注孔和排气孔彼此远离。
6.一种如权利要求1所述的船舶舷侧复合夹层板结构的施工方法，其特征是，包括以下步骤：
1）按照需要定位的钢索数量，在钢索定位块横向端面上，自上而下加工出一排通孔，所述通孔的数量与需要定位的钢索数量对应；顶板上加工出聚氨酯灌注孔和排气孔；
2）对顶板内侧、组成板架单元的纵向桁材和横向肋骨以及船舶舷侧板内侧进行表面粗糙化处理，使得板架单元内经过表面粗糙化处理的部位表面粗糙度达到Sa2.5级；
3）将钢索定位块分别焊在各板架单元中央的舷侧板内侧上，每个钢索定位块周围分别固定数个垫块；
4）将第一根钢索一端穿过首个板架单元外侧横向肋骨的对应孔后，做成首套环套在销柱上，销柱焊在横向肋骨上；第一根钢索另一端依次穿过钢索定位块的对应孔、首个板架单元内侧的横向肋骨板，进入相邻板架单元；重复上述动作，直至第一根钢索另一端穿过纵向末端板架单元外侧横向肋骨的对应孔后，做成末套环套在销柱上，销柱焊在该横向肋骨外侧上，完成第一根钢索的铺设；以此类推，一根接一根完成全部钢索的铺设；
5）在板架单元的矩形框架上焊接衬垫板，顶板覆盖在矩形框架上与矩形框架焊接成整体结构，形成气密空腔；
6）将熔融的聚氨酯从顶板的灌注孔注入各个板架单元空腔内，控制熔融的聚氨酯灌注压力，直至其从排气孔溢出；
7）待聚氨酯固化后，清理灌注孔和排气孔，用腻子封闭钢索与钢索穿过的横向肋骨板相应孔之间的空隙，最后封闭灌注孔和排气孔。
7.根据权利要求6所述的船舶舷侧复合夹层板结构的施工方法，其特征是，所述步骤2）的表面粗糙化处理采用钢砂或刚玉在0.6～0.7MPa的气压下进行喷砂处理。
8.根据权利要求7所述的船舶舷侧复合夹层板结构的施工方法，其特征是，所述钢砂的硬度大于HRc62。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105966547A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-09-28 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | 对封闭式热水舱夹层保温的施工方法 |
| CN105966547B (zh) * | 2016-05-12 | 2018-07-17 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | 对封闭式热水舱夹层保温的施工方法 |
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|---|---|
| CN103350745B (zh) | 2015-09-16 |
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