CN112758273A - 一种适用于大型lng船艏部外飘拍击的结构布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，由外飘角度、计算压头、外板选择、纵骨选择四个步骤组成，确定外飘区域后，测量不同位置的外飘角度以及该位置距离水线面的竖直高度，根据测量的数据计算外飘不同位置的压头大小，再根据压头计算数据选择外板、选择纵骨规格以及布置型材。通过本发明的方法，对船艏外飘结构进行加强，有效对外飘结构进行强度区域划分，针对外飘不同区域所受压头大小的不同，进行合理的结构加强，满足外飘结构强度的同时，可快速选择合适规格的外板及纵骨，具有较强的实用性。

Description

一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法

技术领域

本发明涉及船舶建造技术领域，具体涉及一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法。

背景技术

在船舶结构设计中，艏部的结构设计是至关重要的一部分，船舶的艏部受水流拍击的影响较大，为了解决船舶在航行中，水流对艏部结构的影响，需要对船舶的艏部水压力的拍击进行计算和分析，通过结构布置，满足设计要求。

发明内容

针对大型LNG船艏部外飘区域的实际情况，本发明提出一种优化设计方案，以提高外飘拍击结构的布置方法，本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，首先确定外飘角度，然后根据外飘角度及外飘高度计算压头，压头是由于水流对船体艏部外板产生拍击而产生的水压力，水压力与外飘的高度以及外飘的角度有关；然后再根据压头大小布置外板，最后根据纵骨跨度及外飘角度的大小进行纵骨的布置。

进一步地，外飘角度包括α和β，α是船舶纵向的剖视型线与垂直方向的夹角，β是船舶水平方向的型线与船舶中心线所形成的角度，α和β均为锐角。

进一步地，压头大小与tanα大小呈正相关，压头大小与sinβ大小也呈正相关。

进一步地，远离水线面处的外飘处的压头小于靠近水线面处的外飘处的压头大小，距离水线面越近，压头越大。

进一步地，外板厚度与压头大小呈正相关，压头越大，外板厚度相应增加。

进一步地，外板上设有板缝，板缝一侧的外板厚度不变，板缝另外一侧的外板厚度增加，外板厚度不变区域的压头小于外板厚度增加区域的压头；传统的做法是整块板厚度增加，本方案则是将原有的一整块外板板变成两块或者多块不同厚度的外板，外板之间通过焊缝连接，一方面满足了外板的不同区域的强度要求，另外一方面降低结构重量，节省材料。

进一步地，板缝距离肋板的距离不小于50mm。

进一步地，纵骨的规格与外飘角度大小呈正相关，外飘角度越大，该区域的纵骨的规格也相对较大；纵骨间设置用以降低纵骨规格的纵向肘板,纵向肘板设置在肋板两侧；纵骨的规格与纵骨间的跨距也呈正相关，纵骨间的跨距越大，则需要的纵骨的规格越大，为了控制纵骨的规格，将纵骨分为至少两段，根据外飘角度的变化改变不同段纵骨的规格。

本发明的有益效果在于，通过本发明的方法，对船艏外飘结构进行加强，有效对外飘结构进行强度区域划分，针对外飘不同区域所受压头大小的不同，进行合理的结构加强，满足外飘结构强度的同时，可快速选择合适规格的外板及纵骨，具有较强的实用性。

附图说明

图1是大型LNG船艏部外飘示意图。

图2是外飘角度α示意图。

图3是外飘角度β示意图。

图4是外板的板缝布置示意图。

图5是横向肘板的布置示意图。

图6是船体外板处截面图。

图7是纵向肘板安装示意图。

图中，1、外板；2、纵骨；3、板缝；4、纵向剖视型线；5、水平剖视型线；6、板格；7、横向肘板；8、肋板；9、平台；10、纵向肘板；11、m区域；12、n区域。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的方法进行进一步说明：

首先圈定艏部外飘区域，自船舶的艏垂线起向船艉方向延伸0.1*船长距离以及夏季载重线以上区域为外飘区域，如图1中的云线所圈位置，然后确定不同位置的外飘角度以及外飘距离水线面的高度，外飘角度包括α和β，所述α是船舶纵向剖视型线4与垂直方向的夹角，所述β是船舶水平剖视型线5与船舶中心线所形成的角度，所述α和β均为锐角，如图2和图3所示；外飘距离水线面的高度为d，也即外飘距离夏季载重线的距离；根据计算公式计算压头h_s，h_s＝0.8(0.2+1.5tanα)

其中L为船体的规范船长，v为行船速度，

e为自然对数的底数；从公式中可以看到，压头大小与tanα大小呈正相关，压头大小与sinβ大小也呈正相关；越靠近水线面位置，压头越大；

压头大小计算出来后，根据外飘不同位置处压头大小不同设置不同厚度的外板1，外板1厚度

单位为mm；其中k为材料系数，

其中l为纵骨2间的跨距，S_c为纵骨间距；

外飘是由一块块外板1组合而成，由于外飘不同位置处所受的压头大小可能不同，传统的做法是将一整块外板1换掉，以满足压头大小需求，而外飘结构中一块外板1上不同区域所受的压头大小不同，整块换掉是保证该块外板能够承受该块外板上所受最大压头大小，无疑会造成资源的浪费；本发明则是改变传统的做法，将传统的一块外板1整个替换改变成外板区域改变，即将一整块板换成两块甚至多块不同厚度的板拼接而成，两块板之间形成板缝3，在板缝3的一侧外板1厚度不变，在板缝的另外一侧增加外板1厚度；板缝3的位置设置在肋板8或平台9或其他型材一侧，且板缝3位于外板1所受压头较小的一侧；

如附图4所示，m区域11和n区域12原来为一张板，厚度为15mm，根据压头计算、板厚计算后，m区域11所受压头大于n区域12所受压头大小，按照传统的方法，安装整块外板同时满足m区域11和n区域12处压头大小，按照本发明的方法，只增加m区域11的板厚，用厚度16mm的外板和15mm后的外板拼接后进行安装，两块板拼接处会形成板缝3，板缝3在设置时，应该注意，板缝要靠近肋板或平台或型材等结构加强处，板缝3距离结构加强的距离不小于50mm,且板缝3要位于n区域12内。

根据外飘角度以及纵骨跨距计算剖面模数，剖面模数

其中h_s为压头，h_s＝0.8(0.2+1.5tanα)

l为纵骨跨距，n为系数常量，S_c为纵骨间距，R_eH为材料的屈服强度，计算出剖面模数后，根据选用纵骨的规格来查纵骨的剖面模数，所选纵骨的剖面模数大于计算出的剖面模数，在高度相同的水平面和等跨距的情况下，可以将纵骨分为几段，根据外飘角度变化改变纵骨的规格，以满足承受该区域的压头，纵骨2的接缝靠近肋板8或平台9，纵骨接缝距离肋板或平台的距离大于等于50mm；在做船舶结构设计的纵骨选择布置时，和纵骨规格最密切相关的就是纵骨2的跨距，跨距越大，纵骨规格越大，因此在结构布置时，在肋板8的两侧分别增加纵向肘板10来减小纵骨的跨距，如图7所示；

在特殊位置上，由于该特殊位置空间较小，无法设置纵骨或者不方便设置纵骨，通过设置横向肘板7对外板1的板格6进行分割，减小板格大小，如图5和图6所示。

本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，首先确定外飘角度，然后根据外飘角度及外飘高度计算压头，然后再根据压头大小布置外板，最后根据纵骨跨度及外飘角度的大小进行纵骨的布置。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，所述外飘角度包括α和β，所述α是船舶纵向的剖视型线与垂直方向的夹角，所述β是船舶水平方向的型线与船舶中心线所形成的角度，所述α和β均为锐角。

3.根据权利要求1所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，所述压头大小与tanα大小呈正相关，压头大小与sinβ大小也呈正相关。

4.根据权利要求1所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，远离水线面处的外飘处的压头小于靠近水线面处的外飘处的压头大小。

5.根据权利要求1所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，外板厚度随压头大小改变。

6.根据权利要求5所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，外板上设有板缝，板缝一侧的外板厚度不变，板缝另外一侧的外板厚度增加。

7.根据权利要求6所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，所述板缝距离肋板的距离不小于50mm。

8.根据权利要求1所述的一种适用于大型LNG船艏部外飘拍击的结构布置方法，其特征在于，纵骨的规格与外飘角度大小以及纵骨的跨度均呈正相关；纵骨采用分段的纵骨，纵骨间设置用以降低纵骨规格的纵向肘板，所述纵向肘板设置在肋板两侧。

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