CN111319713A - 一种船舶艏柱结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶艏柱结构及其制造方法，涉及船舶建造技术领域，船舶艏柱结构包括空心的框架构件，所述框架构件通过左侧外板、右侧外板、后横向舱壁板、上方封板以及下方封板围蔽而成；以及纵向筋板，所述纵向筋板夹于所述左侧外板和所述右侧外板之间，所述左侧外板前侧边与所述纵向筋板左端面焊接，所述右侧外板前侧边与所述纵向筋板右端面焊接，所述上方封板以及所述下方封板均开设有供纵向筋板插入的凹槽。本发明实施例的船舶艏柱结构可替代实心铸钢件结构，一方面，减轻了船舶艏柱结构重量，节约钢料，节约原料费用；且无需委外铸造，制作费用降低；其二，制作周期缩短，施工进程可控。

Description

一种船舶艏柱结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，特别涉及一种船舶艏柱结构，还涉及一种船舶艏柱结构制造方法。

背景技术

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题，当前世界范围内经济不景气，航运市场持续低迷。造船市场亦处于低谷，船价持续低位徘徊。各大小造船企业为了获得有限的订单，纷纷采用各种方法进行竞争。提高船舶经济性能，降低船舶的运营成本，是最常用也是最有效的手段之一。降低船舶建造成本，实现低价位接船能有盈利，是有效的手段之二。前者，通过优化船舶艏艉部线型，减少船舶阻力，可以实现在相同航速下，降低主机功率，减少油耗，从而实现提高经济性能的目的。后者，通过在船舶设计和建造过程中采用新的设计方法和施工工艺，降低制造成本。

在船舶艏柱线型瘦削的位置，常规设计是采用铸钢件实心结构。优化艏艉部的线型后，船舶在艏柱中部相当大的范围内，线型变得更加瘦削，如采用钢板焊接结构，可施焊的空间太小，所以采用实心铸钢件结构，回避内部焊接困难的问题。由于狭窄空间范围大，直接导致艏部铸钢件外形增大很多，通常长度三米左右，高度会超过四米。这种外形大的实心铸钢件，重量也比较重，制造成本会比较高。越是大的铸钢件，价格越贵，而且价格和重量不是线性增加的关系，而是随着重量的增加，单价也增加。这是因为铸钢件外形和重量越大，制作难度也随之加大。制作过程中变形量大，精度难以控制，加工制作困难，制作周期变得很长。艏柱结构是船舶艏部分段的一个重要组成，艏柱结构制作周期长，会导致艏部分段的建造周期也相应加长，进而影响全船各分段在船台搭载的效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种船舶艏柱结构，减小狭窄施焊空间对焊接质量的影响，从而取消艏部铸钢件，降低制造成本，缩短施工周期，提高工作效率。

本发明实施例还提供一种船舶艏柱结构制造方法。

根据本发明第一方面的实施例，提供一种船舶艏柱结构，包括空心的框架构件，所述框架构件通过左侧外板、右侧外板、后横向舱壁板、上方封板以及下方封板围蔽而成；以及纵向筋板，所述纵向筋板夹于所述左侧外板和所述右侧外板之间，所述左侧外板前侧边与所述纵向筋板左端面焊接，所述右侧外板前侧边与所述纵向筋板右端面焊接，所述上方封板以及所述下方封板均开设有供纵向筋板插入的凹槽。

根据本发明第一方面的实施例，所述框架构件内布置有至少一个加强构件，所述加强构件包括平台板和第一连接筋板，所述平台板具有左侧边、右侧边以及后侧边，所述第一连接筋板安装在所述平台板右侧边，所述平台板左侧边与所述左侧外板焊接固定，所述平台板后侧边与所述后横向舱壁板焊接固定，所述第一连接筋板外侧端面朝向所述右侧外板，所述右侧外板在相应所述第一连接筋板处分割成若干个拼接外板，所述拼接外板横向侧边与所述第一连接筋板焊接固定。

根据本发明第一方面的实施例，所述平台板开设有供纵向筋板插入的凹槽。

根据本发明第一方面的实施例，所述后横向舱壁板右侧边安装有第二连接筋板，所述右侧外板后侧边与该第二连接筋板焊接固定。

根据本发明第一方面的实施例，所述上方封板以及所述下方封板均安装有焊接衬板。

根据本发明第二方面的实施例，提供一种船舶艏柱结构制造方法，包括以下步骤：以左侧外板为胎架基面，将上方封板、下方封板、后横向舱壁板以及纵向筋板安装在左侧外板内侧；再安装右侧外板，将右侧外板分别与上方封板、下方封板、后横向舱壁板以及纵向筋板焊接固定，从而构成船舶艏柱结构。

根据本发明第二方面的实施例，包括以下步骤：S1，以左侧外板为胎架基面，将加强构件、上方封板和下方封板安装在左侧外板内侧面，所述加强构件截面呈T字状，所述加强构件包括平台板和第一连接筋板；S2，将纵向筋板和后横向舱壁板安装在左侧外板内侧面，所述后横向舱壁板右侧边安装有第二连接筋板；S3，安装右侧外板，所述右侧外板包括若干个拼接外板，各拼接外板以相应第一连接筋板为依托，在外部将拼接外板进行拼接，从而使右侧外板与加强构件焊接固定，将右侧外板与后横向舱壁板右侧边的第二连接筋板焊接；S4，将纵向筋板26分别与左侧外板21、右侧外板22焊接固定。

根据本发明第二方面的实施例，所述加强构件预先制作，将第一连接筋板焊接在平台板右前侧边；第二连接筋板预先焊接在后横向舱壁板右侧边上。

根据本发明第二方面的实施例，所述平台板与所述左侧外板采用双面焊接，所述后横向舱壁板与左侧外板采用双面焊接；上方封板、下方封板以及各平台板均开设有供纵向筋板插入的凹槽，纵向筋板与上方封板、下方封板以及各平台板接触的凹槽处，三边都双面焊接。

根据本发明第二方面的实施例，纵向筋板与左侧外板的焊缝以及纵向筋板与右侧外板的焊缝均在外部单面施焊。

基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：通过设计空心的框架构件，纵向筋板作为左侧外板和右侧外板的焊接连接体；另外，框架构件内部还布置加强构件，右侧外板在第一连接筋板处分割成若干个拼接外板，各拼接外板以相应第一连接筋板为依托，在外部进行拼接并与第一连接筋板固定，通过将部分焊接作业转移至外部施焊，从而实现船舶艏柱线型瘦削的位置可焊接并保证焊接质量。本发明实施例的船舶艏柱结构可替代实心铸钢件结构，一方面，减轻了船舶艏柱结构重量，且无需委外铸造，制作费用降低；其二，制作周期缩短，施工进程可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它设计方案和附图。

图1是艏部线型纵剖面图及水线图；

图2是艏部线型横剖面图；

图3是现有技术的艏部外板展开图主视图；

图4是现有技术的艏部外板展开横剖面图；

图5是现有技术的艏部中纵剖面图；

图6是图5中肋位FR219的横剖面图；

图7是图5中肋位FR220的横剖面图；

图8是图5中各水线的剖视平面图；

图9是本发明实施例的透视图，其中未出示右侧外板；

图10是安装本发明实施例的艏部中纵剖面图；

图11是图10中肋位FR219的横剖面图；

图12是图10中肋位FR220的横剖面图；

图13是图11中G云线圈的局部放大图；

图14是图10中各水线的剖视平面图；

图15是图14中C圈的局部放大图；

图16是图14中D圈的局部放大图；

图17是安装本发明实施例的艏部外板展开图的右舷视角主视图；

图18是图17中E圈的局部放大图；

图19是图18中F-F向的剖视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如果有描述到“第一”、“第二”，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个或两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数，“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数，除非另有明确具体的限定。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，“设置”、“布置”、“安装”、“连接”、“相连”、“固定”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”或“上方”或“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”或“下方”或“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1和图2出示了本实施例船舶艏部的线型图，其中图1是艏部线型的纵剖线图和水线图的重叠图，右图是艏部线型的横剖面图，其中，图1和图2中云线所圈部分就是艏柱部分，从图上可以看出，从WL8500水线至WL12500水线这4米的高度范围，从肋位FR218至船艏将近3米的长度范围内，船舶的宽度最宽处是451×2＝902mm，最窄处是250×2＝500mm，这部分的空间非常狭小。

考虑避免狭小空间内部烧焊的复杂性和质量控制难度，现有设计是实心铸钢件结构10。如图3和图4所示，艏柱结构做成实心铸钢件结构10，可以避开内部的焊接问题，同时使得其余周边结构的焊接，可以处于比较开阔的空间。图5至图8是铸钢件结构10的具体结构形式图，图5是实心铸钢件结构10的纵中剖面，图8是各水线的剖视平面图，图6和图7分别是肋位FR219和肋位FR220的是横剖面图，图5至图8的阴影线部分就是实心铸钢件结构10。从这些图中可以看出实心铸钢件结构10的位置、大小和与周边结构的连接形式。从这些剖面，特别是图8可以进一步看出，实心区域、尤其是艏柱结构最前端的尖角位置，采用常规平台钢板在内部与外板焊接是不可能的。如果不考虑成本和制作周期，采用实心铸钢件结构规避内部焊接是直接而有效的方法。但是如果考虑成本和周期，实心铸钢件结构设计并非良策。

本实施例的船舶艏柱结构保持原实心铸钢件结构10的外形轮廓、大小和位置不变，但是把实心铸钢件结构改成空心的钢板立体框架结构形式。需要说明的是，本发明所提及到的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”可参考图9所示方位进行理解，本领域技术人员可对结构进行方位变化进行理解，因此，不能理解为对本发明的限制。

参照图1、图2以及图9至图19，一种船舶艏柱结构，包括框架构件以及纵向筋板26。框架构件空心的，框架构件通过左侧外板21、右侧外板22、后横向舱壁板23、上方封板24以及下方封板25围蔽而成。其中，纵向筋板26夹于左侧外板21和右侧外板22之间，左侧外板21前侧边与纵向筋板26左端面焊接，右侧外板22前侧边与纵向筋板26右端面焊接。

另外，作为优选的，框架构件内布置有至少一个加强构件，本实施例中，共布置六个加强构件。具体而言，各加强构件包括平台板31和第一连接筋板32，平台板31具有左侧边、右侧边以及后侧边，第一连接筋板32安装在平台板31右侧边，平台板31左侧边与左侧外板21焊接固定，平台板31后侧边与后横向舱壁板23焊接固定，第一连接筋板32外侧端面朝向右侧外板22，右侧外板22在相应第一连接筋板32处分割成若干个拼接外板221，拼接外板221横向侧边与第一连接筋板32焊接固定。

如图15和图16所示，可以理解的是，左侧外板21前侧边与纵向筋板26左端面焊接，而右侧外板22前侧边与纵向筋板26右端面焊接，通过设置纵向筋板26，纵向筋板26作为左侧外板21和右侧外板22的焊接连接体，即把实心铸钢件结构改成空心框架结构后，把外板在纵中处断开，分为左侧外板21和右侧外板22，并且纵向筋板26与左侧外板21以及与右侧外板22之间的焊缝皆在外部施焊。且纵向筋板26可加强箱型框架结构的强度。

另外，本实施例中，左侧外板21因为线型变化太大，分隔成两块板材加工，这两块板材开设向内部构件的内坡口。本实施例中，共设置六个加强构件，右侧外板22相应分成七块拼接外板221，如图13所示。另外，结合图17至图19所示，相邻的拼接外板221是以相应第一连接筋板32为依托，在分段外部施焊，分段外部可以理解为无构件的开阔空间，既实现两块拼接外板221的拼接，又将平台板31通过第一连接筋板32与右侧外板22焊接固定。

如图15所示，平台板31开设有供纵向筋板26插入的凹槽，如图16所示，上方封板24以及下方封板25均开设有供纵向筋板26插入的凹槽。其中，纵向筋板26与上方封板24、下方封板25以及各平台板31接触的相应凹槽的三边均进行双面焊接，且需要在拼接外板221安装焊接之前进行。

优选的，后横向舱壁板23右侧边安装有第二连接筋板231，右侧外板22后侧边与该第二连接筋板231焊接固定。进一步的，上方封板24以及下方封板25均安装有焊接衬板251。从而将右侧外板22与各板之间的焊接均设置在分段外部，从而实现狭窄空间的焊接。

三角形柱状的实心铸钢件结构10改为空心框架结构，分别由左侧外板21、右侧外板22、后横向舱壁板23、上方封板24和下方封板25五面钢板围蔽形成三角形空心箱体结构。本实施例中，此空心箱体框架结构外形长约2.5米，高约4米，最厚处约0.9米。为了保证结构能承受船舶航行过程受到的海浪拍击，内部设置纵向筋板26，每隔0.5至0.6米设置一个水平的加强构件，共设置六层平台板31。框架构件外围壁、纵向筋板、平台板的规格和材质根据船级社规范进行计算确定，确保三角形空心箱体框架结构具有与实心铸钢件结构一样的满足抵抗波浪拍击的强度。

此外，由于艏部分段这个区间是艏部压载水舱，单面的焊道油漆涂层质量难以保证，容易被海水腐蚀，因而上方封板24、下方封板25、平台板31以及后横向舱壁板23之间的空间均设为水密空间，此框架结构箱体设置为空舱结构，保证框架结构外周被海水浸泡的情况下，内部不被海水浸泡腐蚀，框架结构仍长期有效。

本发明把实心铸钢件结构改为空心的钢板框架结构，大大节约制作原材料。原实心铸钢件结构重约23.0吨，改为空心钢板框架结构后，重量约6.5吨，用钢量减少了71.7％。降低制作成本，每吨铸件按最便宜的1.5万元计算，共34.5万元。改为钢板框架结构后，艏柱结构不再需要委外制作，按每吨钢板0.5万元，制作费0.35万元计算，约5.5万元，节约了费用34.5-5.5＝29万元。采用该结构的船舶艏柱结构，可节省费用，本实施例的船舶艏柱结构具体是应用在集装箱船，在同类型的集装箱船或其它类型船舶，亦可引用该项技术，应用前景十分广阔。

同时，艏部分段制作周期大大缩短，施工进程可控。铸件委外制作，从提供铸件放样图给外协厂家到完工交付，一般周期约4.5个月。期间如果有意外因素导致延误，则周期更长。改为钢板框架结构后，消除了外协的不可控因素，艏柱制作与艏部分段制作同步进行，为分段生产节约了时间，也避免了因艏柱铸钢件延误交付，导致的分段在胎架上停工等待的问题产生，加快了制作场地的周转，提高了工效。

本发明实施例还提供制造上述船舶艏柱结构的制造方法。

船舶艏柱结构制造方法，包括以下步骤：以左侧外板21为胎架基面，将上方封板24、下方封板25、后横向舱壁板23以及纵向筋板26安装在左侧外板21内侧；再安装右侧外板22，将右侧外板22分别与上方封板24、下方封板25、后横向舱壁板23以及纵向筋板26焊接固定，从而构成船舶艏柱结构。

具体而言，包括以下步骤：

S1，以左侧外板21为胎架基面，其中，左侧外板21因为线型变化太大，分隔成两块板材加工，这两块板材开设向内部构件的内坡口，板材拼接为现有技术，此不再赘述。

将加强构件、上方封板24和下方封板25安装在左侧外板21内侧面，平台板31与左侧外板21采用双面焊接，如图9所示，但注意的是，本实施例是以左侧外板21为胎架基面，图9所示方位并非真正制造时的方位。

其中，加强构件截面呈T字状，加强构件包括平台板31和第一连接筋板32，可参照图19进行理解，加强构件预先制作，将第一连接筋板32焊接在平台板31右侧边。

S2，将纵向筋板26和后横向舱壁板23安装在左侧外板21内侧面，如图9所示。后横向舱壁板23与左侧外板21采用双面焊接。

其中，后横向舱壁板23右侧边安装有第二连接筋板231。

上方封板、下方封板以及各平台板均开设有供纵向筋板插入的凹槽，纵向筋板上方封板24、下方封板25以及各平台板31接触的凹槽处，三边都双面焊接，如图16所示。

S3，安装右侧外板22，右侧外板22包括若干个拼接外板221，各拼接外板221以相应第一连接筋板32为依托，在外部将拼接外板221进行拼接，从而使右侧外板22与加强构件焊接固定，将右侧外板22与后横向舱壁板23右侧边的第二连接筋板231焊接；

S4，将纵向筋板26分别与左侧外板21、右侧外板22焊接固定。纵向筋板26与左侧外板21的焊缝以及纵向筋板26与右侧外板22的焊缝均在外部单面施焊。

进一步优选的，在步骤S2之前，第二连接筋板231预先焊接在后横向舱壁板23右侧边上。在步骤S3之前，本实施例的加强构件共布置六个，右侧外板22预先按加强构件中第一连接筋板32的位置，分成七块拼接外板221，七块拼接外板22开设背向各内部构件的的外坡口。

在制作本实施例船舶艏柱结构时，可与艏部分段一起施工，即左侧外板21为胎架基面，左侧外板21与艏部分段的其它外板进行拼板焊接。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种船舶艏柱结构，其特征在于：包括

空心的框架构件，所述框架构件通过左侧外板、右侧外板、后横向舱壁板、上方封板以及下方封板围蔽而成；以及

纵向筋板，所述纵向筋板夹于所述左侧外板和所述右侧外板之间，所述左侧外板前侧边与所述纵向筋板左端面焊接，所述右侧外板前侧边与所述纵向筋板右端面焊接，所述上方封板以及所述下方封板均开设有供纵向筋板插入的凹槽。

2.根据权利要求1所述的船舶艏柱结构，其特征在于：所述框架构件内布置有至少一个加强构件，所述加强构件包括平台板和第一连接筋板，所述平台板具有左侧边、右侧边以及后侧边，所述第一连接筋板安装在所述平台板右侧边，所述平台板左侧边与所述左侧外板焊接固定，所述平台板后侧边与所述后横向舱壁板焊接固定，所述第一连接筋板外侧端面朝向所述右侧外板，所述右侧外板在相应所述第一连接筋板处分割成若干个拼接外板，所述拼接外板横向侧边与所述第一连接筋板焊接固定。

3.根据权利要求2所述的船舶艏柱结构，其特征在于：所述平台板开设有供纵向筋板插入的凹槽。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的船舶艏柱结构，其特征在于：所述后横向舱壁板右侧边安装有第二连接筋板，所述右侧外板后侧边与该第二连接筋板焊接固定。

5.根据权利要求1所述的船舶艏柱结构，其特征在于：所述上方封板以及所述下方封板均安装有焊接衬板。

6.一种船舶艏柱结构制造方法，其特征在于，包括以下步骤：以左侧外板为胎架基面，将上方封板、下方封板、后横向舱壁板以及纵向筋板安装在左侧外板内侧；再安装右侧外板，将右侧外板分别与上方封板、下方封板、后横向舱壁板以及纵向筋板焊接固定，从而构成船舶艏柱结构。

7.根据权利要求6所述的船舶艏柱结构制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，以左侧外板为胎架基面，将加强构件、上方封板和下方封板安装在左侧外板内侧面，所述加强构件截面呈T字状，所述加强构件包括平台板和第一连接筋板；

S2，将纵向筋板和后横向舱壁板安装在左侧外板内侧面，所述后横向舱壁板右侧边安装有第二连接筋板；

S3，安装右侧外板，所述右侧外板包括若干个拼接外板，各拼接外板以相应第一连接筋板为依托，在外部将拼接外板进行拼接，从而使右侧外板与加强构件焊接固定，将右侧外板与后横向舱壁板右侧边的第二连接筋板焊接；

S4，将纵向筋板26分别与左侧外板21、右侧外板22焊接固定。

8.根据权利要求7所述的船舶艏柱结构制造方法，其特征在于：所述加强构件预先制作，将第一连接筋板焊接在平台板右侧边；第二连接筋板预先焊接在后横向舱壁板右侧边上。

9.根据权利要求8所述的船舶艏柱结构制造方法，其特征在于：所述平台板与所述左侧外板采用双面焊接，所述后横向舱壁板与左侧外板采用双面焊接；上方封板、下方封板以及各平台板均开设有供纵向筋板插入的凹槽，纵向筋板与上方封板、下方封板以及各平台板接触的凹槽处，三边都双面焊接。

10.根据权利要求8所述的船舶艏柱结构制造方法，其特征在于：纵向筋板与左侧外板的焊缝以及纵向筋板与右侧外板的焊缝均在外部单面施焊。

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