CN115610608A - 一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法 - Google Patents

一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，具体包括以下步骤：根据货舱横剖面形状，将双层底区域由中线至内底板折角点的平直区域平均分割，分割间距约600mm‑1000mm，在每个分割点设置纵骨或者纵桁；将双甲板区域由中线至内甲板折角线的平直区域平均分割，分割间距约600mm‑1200mm，在每个分割点设置纵骨或者纵桁；在横舱壁布置时，横舱壁每隔3‑5档纵骨间距设置一根垂直桁，垂直桁顶部倾斜到临近的双甲板纵骨位置。本发明的设计方法适用于双壳液货船的结构布置，基于双层底和双甲板区域受力不同，根据双层底和双甲板区域的受力特点分别平均分布各自区域的纵骨，避免了受力有较大不同的区域采用相同的纵骨间距，可有效减轻结构重量，降低成本。

Description

一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域，特别是在双壳液货船的结构设计时液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法。
背景技术
船舶在海上航行时，受到多种内外部载荷，如海水压力、压载水压力、货物载荷、惯性力等等。一般对局部强度而言，船体下部的载荷远大于顶部的载荷，因为底部区域去轮是海水压力还是货物载荷均大于顶部。因此在结构设计时候往往需要根据船体结构的受力特点，在不同的区域设置不同的结构形式，使结构设计的更加合理和经济。
在双壳液货船的设计中，目前所有的设计都是双层底区域和双甲板区域的纵骨间距相同，主要是因为上下相同的纵骨间距，在横舱壁布置垂直桁时可以保证垂直桁完美的上下对齐。这样带来的后果就是在载荷比较大的双层底区域和载荷较小的双甲板区域纵骨间距相同，同时由于顶部总纵强度的影响，顶部的构件尺寸并不能有效的降低，导致结构重量偏重，增加了结构成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有设计的不足，设计出一种双层底和双甲板区域变间距的设计方法，该方法适用于双壳液货船的设计，简单便捷，且能减少不必要的设计冗余，降低结构重量，减少成本。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，在液货船上设有液货舱，该液货舱包括有位于底部的双层底区域、位于顶部的双甲板区域和横舱壁，在所述双层底区域和双甲板区域均设有多个纵骨和多个纵桁，其特征在于，该设计方法根据不同区域的不同受力特点，分别进行纵骨间距均匀布置；所述的双层底区域包含内底板、外底板、纵骨和纵桁，所述的双甲板区域包含围阱甲板、内甲板、纵骨和纵桁，所述设计方法具体包括以下步骤：
步骤1，根据液货船上液货舱横剖面形状，将所述双层底区域由中心线位置到内底板的折角点位置进行均匀分割，在每个分割点处设置纵骨或者纵桁；
步骤2，根据液货船上液货舱横剖面形状，将双甲板区域由中心线位置到内甲板折角点位置均匀分割，在每个分割点处设置纵骨或者纵桁；
步骤3，在横舱壁的垂直桁布置时，将垂直桁的顶部倾斜，使得垂直桁的顶部与邻近的双甲板区域的纵骨或纵桁对齐，垂直桁的底部垂直布置，与双层底区域的纵骨或纵桁对齐；
步骤4，根据所述纵骨布置和受力情况，采用规范计算经验公式将载荷和纵骨间距等计算参数带入公式，分别计算相关区域的板厚和纵骨尺寸，可得到整个剖面的剖面积大小；
步骤5，重复步骤1-4，分别计算不同的纵骨间距所得到的剖面面积，选择剖面面积最小的且便于施工的纵骨间距作为合理的设计方案，所述双甲板区域的相邻纵骨的间距，以及纵桁与相邻纵骨的间距为S1，所述双层底区域的相邻纵骨的间距，以及纵桁与相邻纵骨的间距为S2，且S1＞S2。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，在所述的双层底区域，在所述内底板的内侧设有多道纵骨，在所述外底板的内侧也设有多道纵骨，在所述的内底板和外底板之间固定有多道纵桁；在所述双甲板区域，在所述围阱甲板的内侧设有多道纵骨，在所述内甲板的内侧也设有多道纵骨，在所述的围阱甲板和内甲板之间固定有多道纵桁。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，所述双层底区域及双甲板区域的纵骨为均匀分布，将相邻纵骨的间距值取为整十数或者整五数，剩余不均匀的一档放在中心线位置或者折角线位置。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，在所述液货舱上还设有横舱壁，其包括用于纵向支撑的横舱壁中纵垂直桁和边纵垂直桁，用于横向支撑的横舱壁顶部水平桁、横舱壁中部水平桁和横舱壁底部水平桁。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，在横舱壁布置时，将横舱壁边纵垂直桁从靠近顶部位置处进行折弯成为钝角，使得边纵垂直桁顶部具有倾斜角度，且使边纵垂直桁的顶端端部与邻近的双甲板区域的纵骨对齐。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，所述横舱壁边纵垂直桁的顶部倾斜区域分布于横舱壁顶部水平桁所在区域。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，所述双层底区域的外底板和内底板的纵骨间距相同，所述双甲板区域的围阱甲板和内甲板的纵骨间距相同。
在本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法中，每隔3-5档双层底区域纵骨间距设置有一根横舱壁垂直桁。
基于上述技术方案，本发明双壳液货船的结构设计时液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法经过实践应用，取得了如下积极有益效果在于：
1、本发明的设计方法采用针对双层底区域及双甲区域分别均布纵骨，避免了以往为了保持双层底及双甲板纵骨间距一致而导致的局部纵骨间距过大或者过小，双层底及双甲板区域的纵骨分布更加均匀，布置更加简单且便于建造施工。
2、本发明的设计方法根据不同区域的受力特点进行纵骨布置，在受力较大的双层底区域采用小纵骨间距布置，在受力较大的双甲板区域采用大纵骨间距，结构设计更加合理，有利于降低结构重量，减少成本，提高船舶的市场竞争力。
附图说明
为了更清楚得说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。
图1为本发明一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法的流程图。
图2为本发明设计方法中双层底及双甲板区域纵骨间距布置示意图。
图3为本发明设计方法中横舱壁垂直桁布置示意图。
图4为本发明设计方法中横舱壁中纵垂直桁剖视图。
图5为本发明设计方法中横舱壁边纵垂直桁剖视图。
图中标号的具体含义为：
1内底板，2外底板，3为纵骨，4为纵桁，5为围阱甲板，6为内甲板，7为横舱壁中纵垂直桁，8为横舱壁边纵垂直桁，9为横舱壁顶部水平桁，10为横舱壁中间水平桁，11为横舱壁底部水平桁。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面我们结合图1-图5来说明本发明设计方法的具体实现方式。在液货船上设有液货舱，该液货舱包括有位于底部的双层底区域、位于顶部的双甲板区域和横舱壁，在所述双层底区域和双甲板区域均设有多个纵骨和多个纵桁。在所述的双层底区域，在所述内底板1的内侧设有多道纵骨3，在所述外底板2的内侧也设有多道纵骨3，在所述的内底板1和外底板2之间固定有多道纵桁4。在所述双甲板区域，在所述围阱甲板5的内侧设有多道纵骨3，在所述内甲板6的内侧也设有多道纵骨3，在所述的围阱甲板5和内甲板6之间固定有多道纵桁4。
本发明作为液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，该方法根据船体不同位置受力特点进行设计，原则上载荷大的区域纵骨间距适当减小，载荷小的地方纵骨间距适当放大。总体而言，所述的双层底区域包含底部的外底板2和内底板1，所述的双甲板区域包含围阱甲板5和内甲板6，所述的纵骨3分别在双层底区域和双甲板区域均匀布置，且双层底区域的纵骨间距小于双甲板区域的纵骨间距，同时在横舱壁垂直桁布置时，垂直桁顶部倾斜与邻近的双甲板区域纵骨对齐。
图1所示，本发明的液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，该方法具体包含如下步骤：
步骤1，根据液货船上液货舱横剖面形状，将所述双层底区域由中心线位置到内底板1的折角点位置进行均匀分割，在每个分割点处设置纵骨3或者纵桁4；
步骤2，根据液货船上液货舱横剖面形状，将双甲板区域由中心线位置到内甲板6折角点位置均匀分割，在每个分割点处设置纵骨3或者纵桁4；
步骤3，在横舱壁的垂直桁布置时，将垂直桁的顶部倾斜，使得垂直桁的顶部与邻近的双甲板区域的纵骨3或纵桁4对齐，垂直桁的底部垂直布置，与双层底区域的纵骨3或纵桁4对齐；
步骤4，根据所述纵骨布置和受力情况，采用规范计算经验公式将载荷和纵骨间距等计算参数带入公式，分别计算相关区域的板厚和纵骨尺寸，可得到整个剖面的剖面积大小，整个剖面的剖面积就是板材和骨材剖面积的之和，即利用算出来的每个构件的尺寸加起来就是整个剖面的剖面积；
步骤5，重复步骤1-4，分别计算不同的纵骨间距所得到的剖面面积，选择剖面面积最小的且便于施工的纵骨间距作为合理的设计方案，以设计出与载荷匹配的合理的纵骨间距。
如图2所示，所述双甲板区域的相邻纵骨3的间距为S1，纵桁4与相邻纵骨3的间距也为S1；所述双层底区域的相邻纵骨3的间距为s2，纵桁4与相邻纵骨3的间距也为S2，设计要求S1＞S2。因此，在设置纵骨间距时，将中心线至内底折角点的距离均匀分割，分割间距S1以600mm-1000mm为宜，每个分割点上设置纵骨3或者纵桁4，外底板和内底板的纵骨间距保持一致。双甲板区域纵骨布置与双层底区域类似。将中心线与内甲板折角点之间的距离均匀分割，分割距离S2以600mm-1200mm为宜，每个分割点上设置纵骨3或者纵桁4，围阱甲板5和内甲板6的纵骨间距保持一致。此外根据实践情况，由于双层底区域载荷大于双甲板区域载荷，因此，一般S2的值要大于S1。
如图3所示，在横舱壁结构布置时，由于双层底区域和双甲板区域纵骨间距不同，除中纵垂直桁7以外，多数垂直桁不能沿直线从双层底区域连接到双甲板区域。本发明将不能沿直线布置的边纵垂直桁8，通过折弯处理，解决垂直桁与纵骨无法对其的问题。
如图4所示，中纵处的垂直桁可以沿直线布置，中纵垂直桁7的上下两端分别连接在顶部双甲板纵桁和底部双层底纵桁上，无需倾斜布置。如图5所示，边纵桁8由于无法垂直布置，本发明中将边纵桁7在顶部水平桁8处折弯处理，折弯后顶部连接在内甲板邻近的纵骨处。
上述布置完成后，根据不同区域的受力情况进行结构强度校核，确定构件尺寸。校核时采用强度计算的经验公式，将纵骨间距、载荷、材料系数等参数代入如下CCS深舱计算公式，可以计算得到板厚和骨材尺寸。
t＝3.95s(ρhk)0.5+2.5mm，
式中t为计算板厚，s为纵骨间距，ρ为液体密度，h为设计载荷，k为材料系数，材料系数与钢材屈服强度有关，一般普通钢为1，AH32钢为0.78，AH36钢为0.72，分别计算出该区域的板厚，待构件尺寸确定后，即可得到整个剖面的剖面面积，一般来说，剖面面积越小就意味着结构重量越轻，因此依据不同方案计算所得的剖面面积，选择相对较小剖面面积所对应的纵骨间距作为合理的设计方案，从而确定最终的S1和S2数值。根据计算结果调节S1及S2的数值和垂直桁的位置，最终形成合理的结构布置方案。
本发明根据货舱横剖面形状，将双层底区域由中线至内底板折角点的平直区域平均分割，分割间距约600mm-1000mm，在每个分割点设置纵骨或者纵桁；将双甲板区域由中线至内甲板折角线的平直区域平均分割，分割间距约600mm-1200mm，在每个分割点设置纵骨或者纵桁；在横舱壁布置时，横舱壁每隔3-5档纵骨间距设置一根垂直桁，垂直桁顶部倾斜到临近的双甲板纵骨位置。该设计方法简单，能更好的符合船体结构的受力特点，可以有效降低船体结构重量，增加产品的竞争力。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，在液货船上设有液货舱，该液货舱包括有位于底部的双层底区域、位于顶部的双甲板区域和横舱壁，在所述双层底区域和双甲板区域均设有多个纵骨和多个纵桁，其特征在于，该设计方法根据不同区域的不同受力特点，分别进行纵骨间距均匀布置；所述的双层底区域包含内底板(1)、外底板(2)、纵骨(3)和纵桁(4)，所述的双甲板区域包含围阱甲板(5)、内甲板(6)、纵骨(3)和纵桁(4)，所述设计方法具体包括以下步骤：
步骤1，根据液货船上液货舱横剖面形状，将所述双层底区域由中心线位置到内底板(1)的折角点位置进行均匀分割，在每个分割点处设置纵骨(3)或者纵桁(4)；
步骤2，根据液货船上液货舱横剖面形状，将双甲板区域由中心线位置到内甲板(6)折角点位置均匀分割，在每个分割点处设置纵骨(3)或者纵桁(4)；
步骤3，在横舱壁的垂直桁布置时，将垂直桁的顶部倾斜，使得垂直桁的顶部与邻近的双甲板区域的纵骨(3)或纵桁(4)对齐，垂直桁的底部垂直布置，与双层底区域的纵骨(3)或纵桁(4)对齐；
步骤4，根据所述纵骨(3)布置和受力情况，将包括载荷和纵骨间距在内的计算参数带入如下CCS深舱计算公式：
t＝3.95s(ρhk)0.5+2.5mm，
式中t为计算板厚，s为纵骨间距，ρ为液体密度，h为设计载荷，k为材料系数，分别计算出该区域的板厚，再计算完成得到整个剖面的剖面积大小；
步骤5，重复步骤1-4，直到设计出与载荷匹配的合理的纵骨间距，所述双甲板区域的相邻纵骨(3)的间距，以及纵桁(4)与相邻纵骨(3)的间距为S1，所述双层底区域的相邻纵骨(3)的间距，以及纵桁(4)与相邻纵骨(3)的间距为S2，且S1＞S2。
2.根据权利要求1所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，在所述的双层底区域，在所述内底板(1)的内侧设有多道纵骨(3)，在所述外底板(2)的内侧也设有多道纵骨(3)，在所述的内底板(1)和外底板(2)之间固定有多道纵桁(4)；在所述双甲板区域，在所述围阱甲板(5)的内侧设有多道纵骨(3)，在所述内甲板(6)的内侧也设有多道纵骨(3)，在所述的围阱甲板(5)和内甲板(6)之间固定有多道纵桁(4)。
3.根据权利要求2所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，所述双层底区域及双甲板区域的纵骨(3)为均匀分布，将相邻纵骨(3)的间距值取为整十数或者整五数，剩余不均匀的一档放在中心线位置或者折角线位置。
4.根据权利要求1所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，在所述液货舱上还设有横舱壁，其包括用于纵向支撑的横舱壁中纵垂直桁(7)和边纵垂直桁(8)，用于横向支撑的横舱壁顶部水平桁(9)、横舱壁中部水平桁(10)和横舱壁底部水平桁(11)。
5.根据权利要求4所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，在横舱壁布置时，将横舱壁边纵垂直桁(8)从靠近顶部位置处进行折弯成为钝角，使得边纵垂直桁(8)顶部具有倾斜角度，且使边纵垂直桁(8)的顶端端部与邻近的双甲板区域的纵骨(3)对齐。
6.根据权利要求5所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，所述横舱壁边纵垂直桁(8)的顶部倾斜区域分布于横舱壁顶部水平桁(9)所在区域。
7.根据权利要求1所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，所述双层底区域的外底板(1)和内底板(2)的纵骨(3)间距相同，所述双甲板区域的围阱甲板(5)和内甲板(6)的纵骨(4)间距相同。
8.根据权利要求7所述的一种液货船双层底及双甲板区域变纵骨间距的设计方法，其特征在于，每隔3-5档双层底区域纵骨(3)间距设置有一根横舱壁垂直桁。
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