CN104220327A - 海洋船体和海洋船舶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海洋船体，所述海洋船体包括：由金属制成的船体板(2)；纵向加固件组和横向加固件组，所述纵向加固件组中的至少一个纵向加固件(3)布置在所述船体板(2)和所述横向加固件组中的至少一个横向加固件(4)之间并且连接到所述船体板(2)的内侧(5)。所述海洋船体的特征在于，所述船体板(2)的厚度小于10mm，并且所述至少一个纵向加固件(3)由与所述船体板(2)相同的金属制成而且包括至少一个弹性区段(6)，所述弹性区段布置成沿着横向于所述船体板(2)的厚度的方向弹性变形，并且所述弹性区段(6)布置成在受到大于10mm且小于50mm的压缩时变形至底部。

Description

海洋船体和海洋船舶
技术领域
本发明大体涉及一种由金属制成的用于海洋船舶的轻质结构形式的海洋船体。特别地，本发明涉及一种海洋船体，所述海洋船体包括由金属制成的船体板、纵向加固件组和横向加固件组。所述纵向加固件组中的至少一个纵向加固件布置在船体板和所述横向加固件组中的至少一个横向加固件之间并且连接到船体板的内侧。在第二方面中，本发明涉及一种包括这种海洋船体的海洋船舶。
背景技术
根据传统和惯例，由铝或者塑料制成要求轻质的海洋船舶(诸如私人、民用或者军用的滑行艇)的船体。然而，这种轻质结构的大(大于10m)以及小(小于10m)的船艇受到某些劣势的影响。塑料艇的最大劣势在于相对于尺寸和重量其相对易脆裂，并且由此船体在沉重的搁浅中面临断裂的风险或者在船艇在天然港中停泊时撞到悬崖时面临断裂风险。塑料艇的另一个劣势是它们需要进行更多的维护，例如，清洁、水下涂漆、上蜡、抛光等，以便防止塑料老化和断裂。然而，不能完全防止塑料老化并且空气、水、紫外线和水生生物均会在若干年之后使得塑料的性能退化。塑料的海洋船体的长度和宽度具有相对较大的公差，大约为±1％以及形状也不稳定；这使得必须实施成本高昂且耗时的海洋船舶的固定装置和其它结构的装配作业。由轻质金属(诸如铝)制成的船艇的较大劣势是这些船艇的船体必须由通常为单块弯曲面板的若干面板焊接在一起，这限制了海洋船舶的水力学性能。面板之间的连结部或者焊缝是船体的薄弱点，并且仅仅因在推进艇时由来自水的外部应力的作用下便常在焊缝中产生裂缝和泄露部。焊缝还在搁浅等情况中面临断裂的风险。铝制船艇还具有这样的劣势，即，随着时间推移最后发生材料全疲劳。另外，轻质金属船体的船艇易于因外部应力而弯曲，这是因为船体板具有低屈曲载荷限制，同时承载船体板的船艇的框架或者纵向加固件组和横向加固件组全部刚性并且不具备顺从性。这些变形不仅仅意味着美学问题而且还意味着流动动力学问题，结果减低了最大速度和机动性。与由塑料制成的海洋船体类似，由铝制成的海洋船体的长度和宽度也具有相对较大的公差，大约为±1％，这使得必须实施成本高昂且耗时的海洋船舶的固定装置和其它结构的装配作业。
通常由连结的厚钢板制成高速非滑航式或者排水艇(诸如护卫舰和驱逐舰的高速战艇)的船体。这种船体板的标准厚度为15-30mm，通过焊接互连所述船体板。虽然所述船艇承受较大的外部应力，但是它们与铝制船艇类似也面临永久变形的风险。这种类型的钢制船艇的较大劣势是它们相对于它们的尺寸具有较大的重量并且从而在推进时消耗相当多的燃料，这使得它们不适于私人使用。
发明内容
本发明旨在消除先前已知海洋船体的上述劣势和缺点并且旨在提供改良的海洋船体。本发明的主要目的是提供一种这种类型的改良海洋船体，由介绍限定所述类型并且所述类型为轻质结构而且同时抵抗在外部载荷/应力作用下发生永久变形的能力强。
本发明的特征的简述
根据本发明，通过这样的海洋船体和海洋船舶来实现至少主要目的，所述海洋船体和海洋船舶由前序部分限定并且具有在独立权利要求中限定的特征。在附属权利要求中进一步限定了本发明的优选实施例。
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种这样类型的海洋船体，所述海洋船体由前序部分限定并且其特征在于船体板的厚度小于10mm，并且由与所述船体板相同的金属制造船体的至少一个纵向加固件而且纵向加固件包括至少一个弹性区段，所述至少一个弹性区段布置成沿着横向于船体的板厚度的方向弹性变形，并且其特征在于所述弹性区段布置成在受到大于10mm且小于50mm的压缩时变形至底部。
根据本发明的第二方面，提供了包括这种海洋船体的海洋船舶。
因此，本发明基于这样的理解，即：通过将至少一个纵向加固件制成为船体的框架的一部分，所述至少一个纵向加固件将弹性地吸收强劲的外部载荷而不会使得船体板永久变形。
根据本发明的优选实施例，所述至少一个纵向加固件的至少一个弹性区段布置成在所施加的外力对应于大于所述船体板的屈曲载荷的70％、优选地大于80％时开始弹性变形。
根据本发明的优选实施例，所述至少一个纵向加固件的所述至少一个弹性区段布置成在所施加的外力对应于大于所述船体板的所述屈曲载荷的95％、优选地大于98％时变形至底部。
优选地，所述至少一个纵向加固件包括刚性区段，所述刚性区段连接到所述弹性区段中的两个弹性区段且将所述两个弹性区段分离开。这使得纵向加固件提供了纵梁的功能并且同时兼具弹性。
在其它优选实施例中，纵向加固件的刚性区段连接到所述至少一个横向加固件，并且其中，纵向加固件中的两个弹性区段中的每一个均连接到船体板的内部。
更为优选地，所述至少一个纵向加固件包括：具有纵向弯曲部的板，所述板形成所述两个弹性区段和刚性区段的一部分。
在其它附属权利要求以及优选实施例的以下详细描述中本发明的其它优势和特征可见。
附图说明
从优选实施例的下述详细描述中，本发明的上述和其它特征和优势的全面理解将变得显而易见，参照附图，其中：
图1是根据本发明的海洋船体的一部分的示意性截面图并且示出了多个纵向加固件；
图2是根据本发明的海洋船体的一部分的示意性截面图并且示出了根据第一实施例的处于未加载状态中的纵向加固件；
图3是对应于图2的示意性剖视图并且示出了处于部分压缩状态中的纵向加固件；和
图4是根据本发明的海洋船体的一部分的示意性剖视图并且示出了根据第二实施例的处于未加载状态中的纵向加固件。
具体实施方式
根据第一方面，本发明涉及一种全部用附图标记1表示的海洋船体，并且根据第二方面，本发明涉及一种包括这种船体的海洋船舶。船体1属于轻质船体，其尤其适于高速滑行海洋船舶或者艇，即使在高速排水型艇中使用也会彰显巨大优势。
首先参照图1，在图1中，示出了根据本发明的海洋船体1的一部分的横截面。船体1以通常的方式包括：由金属制成的船体板2，所述船体板2可以由一个或者多个连结的区段构成；和框架，所述框架由一组纵向加固件和一种横向加固件构成。纵向加固件组包括多个纵向加固件，所述纵向加固件可以具有相同或者不同的形状/功能，并且横向加固件组包括多个横向加固件，所述多个横向加固件可以具有相同或者不同的形状/功能。例如，每个横向加固件4可以是横向框架或者横向舱壁。
所述纵向加固件组包括全部由附图标记3表示的至少一个纵向加固件，所述横向加固件组包括至少一个横向加固件4，所述至少一个纵向加固件3布置在船体板2和所述至少一个横向加固件4之间。所述至少一个纵向加固件3全部或者部分从船体1的船首延伸至船体1的船尾，并且连接到所述船体板2的内侧5以及所述至少一个横向加固件4的外侧。优选地，纵向加固件组包括根据本发明的多个或者仅仅一个纵向加固件3。
横向加固件组由横向框架或者横向舱壁构成或者由所述横向框架和横向舱壁两者混合构成，所述横向框架或者横向舱壁形状稳定并且由此提供抵靠海洋船舶的固定装置和其它结构的限定良好的内部接触面。
根据本发明，船体板2应当由金属制造而成并且具有小于10mm的厚度。优选地，船体板2由多个区段构成，所述多个区段边对边布置并且通过焊接/熔融以及随后的热处理而彼此连结。这种处理的结果使海洋船体1具有无薄弱连结部的均质结构。船体板2的区段优选地根据数据模型激光切割，以便获得最大可能性的精度。而且，船体板2的区段优选地通过液压成形被压缩模制。上述船体板的优选制造方法使得船体板2以非常高的精度呈现预定形状，并且由此将显著减少或者全部消除针对海洋船体的固定装置和其它部件进行单独调整的需求。
优选地，船体板2的厚度大于1mm并且小于5mm。最为优选地，船体板2的厚度小于3mm。
优选地，由铁素体-奥氏体不锈钢制造船体板2，所述铁素体-奥氏体不锈钢具有耐腐蚀性并且坚固、易延展，这赋予最优的易加工性和易焊接性。而且，应当用与船体板2相同的金属制造纵向加固件3，以获得船体板2和纵向加固件3之间最佳的连结和本发明的最佳可能功能。
现在参照图2和图3，在所述图2和所述图3中分别示出了具有根据第一实施例的纵向加固件3的根据本发明的海洋船体1的一部分在未加载状态和部分压缩状态下的示意性剖视图。
纵向加固件3包括至少一个弹性区段6，所述弹性区段6布置成沿着横向于船体板2的厚度的方向弹性变形，所述弹性区段6优选地沿着纵向加固件3纵长布置。在示出的实施例中，弹性元件6具有伸展的S状。所述弹性区段6或者纵向加固件3布置成在压缩超过10mm但小于50mm时变形至底部。换言之，在所施加外力的作用下，船体板2被向内按压，与此同时弹性区段6弹性变形以吸收所施加的外力并且由此防止船体板2永久变形。
优选地，纵向加固件3中的至少一个弹性区段6布置成在所施加外力对应于大于船体板2的屈曲载荷的70％优选地大于80％时开始弹性变形。而且，优选的是，纵向加固件3中的至少一个弹性区段6布置成在所施加外力对应于大于船体板2的屈曲载荷的95％、更加优选地大于98％、并且最为优选地是在所施加外力对应于船体板2的屈曲载荷的100％时变形至底部。在此引用的“屈曲载荷”指的是使得船体板2永久变形/弯曲的载荷。
纵向加固件3优选地包括两个弹性元件6以及刚性区段7，所述刚性区段7连接到所述两个弹性区段6并且使得所述两个弹性区段6分离开。换言之，刚性区段7居中放置，并且纵向加固件3相对于平行于纵向加固件3延伸并且相对于船体板2成直角的假想平面对称。刚性区段7提供了传统纵梁的功能。在优选实施例中，刚性区段包括横截面为波状或者弯弯曲曲的板段8，所述板段8优选地连接到平带板9。带板9连接到横截面为波状的板段8的波峰部并且因此是纵向加固件3的连接到所述至少一个横向加固件4的部分。
纵向加固件3的刚性区段7连接到所述至少一个横向加固件4，并且纵向加固件3的两个弹性区段中的每一个均连接到船体板2的内侧5。优选地，纵向加固件3由这样的板制造而成，所述板具有纵向弯曲部，所述板构成纵向加固件3的主要部分，即，所述板至少为两个弹性区段6以及刚性区段7的一部分。优选地，构成纵向加固件3的板的厚度小于船体板2的厚度。在优选实施例中，当刚性区段7接触船体板2的内侧5时纵向加固件3变形至底部。
现在参照图4，在所述图4中示出了处于未加载状态中的纵向加固件3的替代的第二实施例。
在这个实施例中，刚性区段7以与第一实施例相同的方式包括横截面为波状或者弯弯曲曲的板段8，所述板段8优选地连接到平带板9。然而，不同之处在于横截面为波状的板段8没有构成具有纵向弯曲部的板的一部分，所述板是纵向加固件的主要部分。替代地，笔直中间段10使得两个弹性区段6互连，横截面为波状的板段8的波谷部连接到所述中间区段10。
纵向加固件3应当优选地具有这样的形状，所述形状使得可能位于船体板2内侧5上的冷凝不会集聚形成风险。
本发明的可行的修改方案
本发明并不仅仅局限于上述以及在附图中示出的仅为阐释和例证目的的实施例。本专利申请旨在涵盖在此描述的优选实施例的所有修改方案和变形方案并且由附属权利要求和其等效物的措辞限定本发明。因此，可以在附属权利要求的范围内以所有可行方式修改设备。
还应当指出的是，关于/涉及诸如上方、下方、上、下等术语的信息均应当结合/参阅根据附图定向的设备来理解/阅读，其中，以这种方式定向附图，使得能够以适当的方式阅读附图标记。因此，这种术语仅仅表示了示出的实施例中的相互关系，所述关系在根据本发明的装配设置有另一种结构/设计的情况下可以改变。
应当指出的是，即使没有明确指出一个具体实施例的特征能够与另一个实施例的特征相组合，但是也应当在可行的情况下认为是不言自明的事实。

Claims (14)

1.一种海洋船体，所述海洋船体包括：由金属制成的船体板(2)；纵向加固件组和横向加固件组，所述纵向加固件组中的至少一个纵向加固件(3)布置在所述船体板(2)和所述横向加固件组中的至少一个横向加固件(4)之间并且连接到所述船体板(2)的内侧(5)，其特征在于，所述船体板(2)的厚度小于10mm，并且所述至少一个纵向加固件(3)由与所述船体板(2)相同的金属制成而且包括至少一个弹性区段(6)，所述弹性区段布置成沿着横向于所述船体板(2)的厚度的方向弹性变形，并且所述弹性区段(6)布置成在受到大于10mm且小于50mm的压缩时变形至底部。
2.根据权利要求1所述的海洋船体，其中，所述船体板(2)的厚度大于1mm。
3.根据权利要求1或者2所述的海洋船体，其中，所述船体板(2)的厚度小于5mm，优选地小于3mm。
4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述至少一个纵向加固件(3)的所述至少一个弹性区段(6)布置成在所施加的外力对应于大于所述船体板(2)的屈曲载荷的70％、优选地大于80％时开始弹性变形。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述至少一个纵向加固件(3)的所述至少一个弹性区段(6)布置成在所施加的外力对应于大于所述船体板(2)的所述屈曲载荷的95％、优选地大于98％时变形至底部。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述至少一个纵向加固件(3)包括刚性区段(7)，所述刚性区段连接到所述弹性区段(6)中的两个弹性区段且将所述两个弹性区段分离开。
7.根据权利要求6所述的海洋船体，其中，所述纵向加固件(3)的所述刚性区段(7)连接到所述至少一个横向加固件(4)，并且其中，所述纵向加固件(3)的所述两个弹性区段(6)中的每一个均连接到所述船体板(2)的内侧(5)。
8.根据权利要求6或者7所述的海洋船体，其中，所述至少一个纵向加固件(3)包括板，所述板具有纵向弯曲部，所述板形成所述两个弹性区段(6)以及所述刚性区段(7)的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的海洋船体，其中，所述纵向加固件(3)的所述板的厚度小于所述船体板(2)的厚度。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述至少一个横向加固件(4)是横向舱壁。
11.根据前述权利要求中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述至少一个横向加固件(4)是横向框架。
12.根据前述权利要求中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述船体板(2)和所述至少一个纵向加固件(3)由铁素体-奥氏体不锈钢制成
13.根据前述权利要求中的任意一项所述的海洋船体，其中，所述海洋船体是滑航式船体。
14.一种海洋船舶，其包括根据权利要求1-13中的任意一项所述的海洋船体。
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