CN112278147A - 一种小水线面双体船高承载效能强框结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小水线面双体船高承载效能强框结构，包括小线面双体船从上到下的三部分，分别为最上部舷台区、中间的支柱区和下部的过渡区，其特征在于，在舷台区的强框结构为π型结构，在支柱区的强框结构为X型结构或者Y型结构，在过渡区的强框结构为K型结构。本发明提供了一种新型高承载效能的钢质框架结构形式，解决了既要结构重量最轻化，还要比常规的强框结构承担更大的载荷，产生更小变形的问题。

Description

一种小水线面双体船高承载效能强框结构
技术领域
本发明涉及一种小水线面双体船高承载效能强框结构，属于船舶框架设计技术领域。
背景技术
小水线面双体船是一种性能优良的新船型，但是它较大的型宽在增加甲板布置面积的同时也使结构重量占空船重量的比重偏大。随着此类船型的大型化，其所承受的巨大横向总载荷会一直传递到甲板和甲板以上的上层建筑中，使甲板和上层建筑的结构件需要更大的尺寸，进而带来更大的结构重量。根据设计经验和研究结论，要解决这一问题关键在于提高甲板以下横向强框结构的承载效能，使其承担大部分的横向总载荷，从而减小甲板和上层建筑的承载。
传统船舶结构设计中的框架结构是等腹板高度的T型钢构件，这种构件适用于常规的板架结构，作为形态和受载特殊的小水线面双体船的横向强框则承载效率很低，因为等腹板高度T型钢构件的固定截面积决定了其承载能力不能适应结构件受力的变化。
为了提高横向强框结构的承载效能，最好使强框结构的材料分布与承载特性相适应，因此通过拓扑优化得到材料优化布置后的高承载效能的强框结构形式成为小水线面双体船结构设计中亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何通过优化材料的分布，提供一种新型高承载效能的钢质框架结构形式，既要结构重量最轻化，还要能比常规的强框结构承担更大的载荷，产生更小的变形。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种小水线面双体船高承载效能强框结构，包括小线面双体船从上到下的三部分，分别为最上部舷台区、中间的支柱区和下部的过渡区，其特征在于，在舷台区的强框结构为π型结构，在支柱区的强框结构为X型结构或者Y型结构，在过渡区的强框结构为K型结构。
优选的，所述的π型结构的上面一“横”为撑柱与舷台内侧的斜板大致平行，下面两“竖”是斜撑与舷台内侧的斜板垂直。
优选的，所述的X型结构包括开孔板和扶墙材，开孔板上设有四个孔，在开孔板的中间，斜撑呈X连接分布。
优选的，所述的Y型结构包括开孔板和扶墙材，开孔板上设有三个孔，在开孔板内部，斜撑呈Y连接分布。
优选的，所述的支柱区的支柱体较宽时开孔位置菱形分布，使斜撑呈“X”型，当支柱体不够宽时开孔位置非对称分布，使斜撑呈“Y”型，间于两种宽度之间时采用混合过渡型结构。
优选的，所述的过渡区设置一道水平的撑柱，并设置两道相交于一点的斜撑，使整体结构形成平躺的“K”型，且“K”型结构的两个斜撑与支柱内的斜撑部分相对设置，该区所有结构可以用开孔板加扶强材制造成一体结构，也可以将各支撑结构焊接组合而成。
本发明的优点是(与常规强框形式相比)：
1)材料的布置能够充分反应小水线面双体船强框结构承担主要总载荷的受力特性，提高了强框结构的整体承载效能，可使全船在总载荷作用下的整体变形减小20.5％。
2)能够更有效地将载荷传递到相邻结构上，降低高应力结构的应力水平，而使原来应力水平较低的结构能分担更多的载荷，可使主要承载结构横舱壁上的应力下降33.3％。
3)可使外板、纵舱壁、强框及各层甲板等其它主要承载结构的应力降低16％～26％。
4)通过提高强框的承载效能，不仅使整船的刚度增大，而且有效降低了全船主要结构件的应力水平，有利于提高全船结构的疲劳强度。
5)通过降低全船各主要结构件的应力水平，有利于减轻全船结构重量。。
附图说明
图1是舷台区强框结构形式I；
图2是舷台区强框结构形式II；
图3是支柱体区“X”型结构；
图4是支柱体区“Y”型结构；
图5是支柱体区过渡型结构；
图6是支柱体与下潜体过渡区的“K”型结构；
图7是小水线面双体船片体强框结构形式的示例；
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1至图7所示，一种小水线面双体船高承载效能强框结构，用于小水线面双体船船体结构设计领域，其特征是：舷台区设置与舷台内侧斜板大致平行的撑柱3结构，并设置数道垂直于该框架的斜撑，当设置两道斜撑2时呈斜“π”型式，“π”型结构的上面一“横”为撑柱3，与舷台内侧的斜板1大致平行，下面两“竖”是斜撑2，与舷台内侧的斜板1垂直，除“π”型结构外舷台区的其他强框结构可采用常规形式，并与“π”型结构连成一体，该区所有结构可以用开孔板加扶强材制造成一体结构，也可以将各支撑结构焊接组合而成；支柱体区强框为开孔板上加扶强材一体结构，开孔后结构形成相互交叉的斜撑2，当支柱体较宽时开孔位置菱形分布，使斜撑呈“X”型，当支柱体不够宽时开孔位置非对称分布，使斜撑2呈“Y”型，间于两种宽度之间时采用混合过渡型结构；支柱体与下潜体过渡区设置一道水平的撑柱3，并设置两道相交于一点的斜撑2，使整体结构形成平躺的“K”型，且“K”型结构的两个斜撑2与支柱内的斜撑2部分相对设置，该区所有结构可以用开孔板加扶强材制造成一体结构，也可以将各支撑结构焊接组合而成。上述特征描述旨在说明本发明的技术方案，具体的方案和实施方式仅是示意性的，并不是限制性的，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种小水线面双体船高承载效能强框结构，包括小线面双体船从上到下的三部分，分别为最上部舷台区、中间的支柱区和下部的过渡区，其特征在于，在舷台区的强框结构为π型结构，在支柱区的强框结构为X型结构或者Y型结构，在过渡区的强框结构为K型结构。
2.如权利要求1所述的一种小水线面双体船高承载效能强框结构，其特征在于，所述的π型结构的上面一“横”为撑柱(3)与舷台内侧的斜板(1)大致平行，下面两“竖”是斜撑(2)与舷台内侧的斜板(1)垂直。
3.如权利要求1所述的一种小水线面双体船高承载效能强框结构，其特征在于，所述的X型结构包括开孔板和扶墙材，开孔板上设有四个孔，在开孔板的中间，斜撑(2)呈X连接分布。
4.如权利要求1所述的一种小水线面双体船高承载效能强框结构，其特征在于，所述的Y型结构包括开孔板和扶墙材，开孔板上设有三个孔，在开孔板内部斜撑(2)呈Y连接分布。
5.如权利要求1所述的一种小水线面双体船高承载效能强框结构，其特征在于，所述的支柱区的支柱体较宽时开孔位置菱形分布，使斜撑呈“X”型，当支柱体不够宽时开孔位置非对称分布，使斜撑呈“Y”型，间于两种宽度之间时采用混合过渡型结构。
6.如权利要求1所述的一种小水线面双体船高承载效能强框结构，其特征在于，所述的过渡区设置一道水平的撑柱(3)，并设置两道相交于一点的斜撑(2)，使整体结构形成平躺的“K”型，且“K”型结构的两个斜撑(2)与支柱内的斜撑(2)部分相对设置，该区所有结构可以用开孔板加扶强材制造成一体结构，也可以将各支撑结构焊接组合而成。
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