CN105000127B - 一种平板型货舱横舱壁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板型货舱横舱壁，适用于船舶的货舱中，包括单层平板和设于所述平板上的垂向扶强材结构，所述垂向扶强材结构包括主体和分别与所述本体的下部和上部连接的下部支撑结构、上部支撑结构，所述下部支撑结构包括相互连接呈闭合三角形的垂直舱壁、底墩斜板和内底，所述垂直舱壁和底墩斜板的交点与所述本体相连。本发明的技术方案具有结构重量轻、疲劳强度好、建造工艺简单、货舱舱容大的优点，除了横舱壁本身的结构强度之外，对于双层底板架、横向舱口围板支撑条件，甚至整个货舱的横向强度都有明显的改善。

Description

一种平板型货舱横舱壁

技术领域

本发明属于船舶设计领域，涉及一种横舱壁，尤其涉及一种适用于大中型散货船、矿砂船的货舱，尤其是适用于大型散货船的重压载舱的平板型货舱横舱壁。

背景技术

因为清舱方便的需要，大多数散货船、矿砂船的货舱横舱壁为槽形舱壁，也有部分中小型散货船的货舱舱壁为双层平板舱壁。前者具有占用货舱舱容小，清舱方便，结构重量相对较轻的优点，但垂直槽条布置的槽形横舱壁不能承受横向压缩应力，而散货船和矿砂船由于船中区域的内底设计载荷远远大于外底载荷，所以横舱壁一般将承受很大的压缩应力。槽形舱壁承受侧向载荷后的变形相对平板舱壁也大得多，不利于给散货船及矿砂船的底部板架提供更为刚性的支撑条件。

而后者则具有建造方便的优点，但结构重量较重，且占用了大量的货舱舱容，在实船设计中仅在多用途型中小型散货船有部分应用。

有现有技术设计了单平板舱壁，但单层平板舱壁型横舱壁一直未能得到广泛推广应用，其原因在于：如果仅设置垂向扶强材来支撑平板舱壁，则垂向扶强材的跨距太大导致其剖面模数要求太高，结构重量太重；如果设置水平桁来支撑这些垂向扶强材，则水平桁的剖面模数要求也很高，且水平桁影响货物清舱。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种平板型货舱横舱壁。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

本发明提供了一种平板型货舱横舱壁，适用于船舶的货舱中，包括单层平板和设于所述平板上的垂向扶强材结构，所述垂向扶强材结构包括主体和分别与所述本体的下部和上部连接的下部支撑结构、上部支撑结构，所述下部支撑结构包括相互连接呈闭合三角形的垂直舱壁、底墩斜板和内底，所述垂直舱壁和底墩斜板的交点与所述本体相连。

优选的，所述垂直舱壁和底墩斜板的交点介于所述横舱壁总高点的0.25～0.35倍处。

优选的，所述下部支撑结构还在对齐底纵桁的位置设有下部纵向隔板。

优选的，所述上部支撑结构包括“工”字型斜撑桁材。

优选的，所述上部支撑结构的高度介于所述横舱壁总高度的0.25～0.35倍。

优选的，在舱口开口之内的中间甲板纵桁所在位置，所述横舱壁的单层平板的上部两侧均设有“工”字型斜撑桁材，上部两侧的所述“工”字型斜撑桁材对齐中间甲板纵桁。

优选的，适用于大中型散货船、矿砂船的货舱。

优选的，适用于大型散货船的重压载舱。

相对于现有技术，本发明的技术方案既保证了横舱壁垂向扶强材的计算跨距适当，也最大限度地保证货舱舱容，对于横舱壁本身及整个货舱的横向强度有益，有利于改善货舱整体横向强度，具有结构重量轻、疲劳强度好、建造工艺简单、货舱舱容大的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的横舱壁布置图；

图2(a)-2(b)是本发明实施例的结构示意图；

图3是本发明实施例的横舱壁下部普通扶强材的结构示意图；

图4是本发明实施例的横舱壁下部对齐底纵桁的下部纵向隔板的结构示意图；

图5是本发明实施例的横舱壁上部普通扶强材的结构示意图；

图6是本发明实施例的横舱壁上部对齐中间甲板纵桁的上部纵向隔板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图1-6中所示的本发明的实施例的一种平板型货舱横舱壁1，适用于船舶的货舱中，包括单层平板和设于平板上的垂向扶强材结构，垂向扶强材结构包括主体和分别与本体的下部和上部连接的下部支撑结构2、上部支撑结构3，下部支撑结构2包括相互连接呈闭合三角形的垂直舱壁、底墩斜板和内底，垂直舱壁和底墩斜板的交点与本体相连。

如图2(a)-4中所示，在舱壁的下部区域，采用了类似散货船底边舱斜板及上部主肋骨特征结构形式：以对齐边压载舱舱壁的垂直舱壁作为舱壁水密分割边界，与同样是水密分割边界的底墩斜板相交。相交点的高度H_low经过拓扑优化分析，可以得到介于0.25倍～0.35倍舱壁总高H点处最优，并优选交点距离内底板小于6米。两者共同组成平板舱壁垂向扶强材的下部支撑结构。

同时，该两道舱壁(垂直舱壁与底墩斜板)与内底构成闭合三角形区域，其可以考虑与底部压载舱连通。如图3所示，在普通纵骨所在位置，采用普通垂向扶强材与之连接。如图4所示，在双层底底纵桁所在位置，采用下部纵向隔板状结构与底纵桁连接，以期对底纵桁及舱壁垂向扶强材均起到更好的边界支撑作用。

如图5-6中所示，在舱壁的上部区域，采用了拓扑优化技术对整个上部支撑结构3进行拓扑优化，并得到类桁架特征的结构。如图5所示，在普通纵骨所在位置H_top，类桁架结构仅需单面设置，从舱口围板腹板斜撑到0.25倍～0.35倍舱壁总高H点处。如图6所示，在中间甲板纵桁所在位置，类桁架结构应在舱壁前后均设置，前后桁架结构均对齐中间甲板纵桁，且从前后舱口围板腹板斜撑到0.25倍～0.35倍舱壁总高点处，并在端部设置光滑过渡的圆弧结构，既大大增加了舱壁上部桁架结构的刚度，且对舱口围板结构形成了更强的支撑。

本发明的实施例不仅仅完成了大量的、全面的计算分析工作来分析结构的安全性，而且应用最新型的连续体结构拓扑优化技术来辅助结构优化设计。在本发明开发中应用的分析技术有：满足散货船共同规范或者矿砂船规范的舱段有限元分析技术、连续体结构拓扑优化技术、主要支撑构件的参数化建模工作和形状优化工作、精细网格有限元法疲劳分析技术等。

本发明的实施例在没有任何水平强构件支撑的条件下，减小了垂向扶强材的计算跨距，以最小的重量代价加大其端部支撑结构的刚度。

在本发明的实施例中，横舱壁的下部采用了类似底边舱斜板与舷侧外板相交处的结构形式，下部区域可以兼做压载舱；而在横舱壁的上部，为了最大限度地增加舱容和减轻结构重量，采用了拓扑优化技术，并优化此处类桁架的斜向支撑结构。

本发明的实施例通过拓扑优化及参数化建模寻优来确定垂直舱壁与底墩斜板的交点高度、横舱壁上部类桁架斜撑与横舱壁垂直水密板的交点高度。寻优过程的目标函数是：在最大限度减小垂向扶强材跨距(构件尺寸)和减小斜向支撑结构长度(重量)之间取得最佳平衡点，以使得整个舱壁的钢材重量最轻。

垂向扶强材在下部与横舱壁斜板相交处的端部趾端节点、垂向扶强材在上部与斜向支撑结构几何光顺过渡及在端部设计肘板，以期能够最大限度地减小局部的应力集中。

本发明的实施例在单层平板横舱壁的基础上，综合了散货船底边舱与舷侧外板相交区域结构的特征形式、拓扑优化扶强材上部区域得出类桁架结构等多项特征，具有结构重量轻、疲劳强度好、建造工艺简单、货舱舱容大的优点。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种平板型货舱横舱壁，适用于船舶的货舱中，其特征在于，包括单层平板和设于所述平板上的垂向扶强材结构，所述垂向扶强材结构包括本体和分别与所述本体的下部和上部连接的下部支撑结构、上部支撑结构，所述下部支撑结构包括相互连接呈闭合三角形的垂直舱壁、底墩斜板和内底，所述垂直舱壁和底墩斜板的交点与所述本体相连；所述垂直舱壁和底墩斜板的交点介于所述横舱壁总高度的0.25～0.35倍处；所述下部支撑结构还在对齐底纵桁的位置设有下部纵向隔板。

2.如权利要求1所述的平板型货舱横舱壁，其特征在于，所述上部支撑结构包括“工”字型斜撑桁材。

3.如权利要求2所述的平板型货舱横舱壁，其特征在于，所述上部支撑结构的高度介于所述横舱壁总高度的0.25～0.35倍。

4.如权利要求3所述的平板型货舱横舱壁，其特征在于，在舱口开口之内的中间甲板纵桁所在位置，所述横舱壁的单层平板的上部两侧均设有“工”字型斜撑桁材，上部两侧的所述“工”字型斜撑桁材对齐中间甲板纵桁。

5.如权利要求1所述的平板型货舱横舱壁，其特征在于，适用于大中型散货船、矿砂船的货舱。

6.如权利要求1所述的平板型货舱横舱壁，其特征在于，适用于大型散货船的重压载舱。