CN200948871Y - 钢桁架水泥底板玻璃钢浮体船舶结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，它包括桁架、功能舱、玻璃钢浮体、钢丝网水泥底壳和水泥梁，桁架为玻璃钢船体的骨架，由型钢焊接而成，其断面呈梯形或矩形，桁架内安放功能舱，桁架和功能舱外嵌装玻璃钢浮体，桁架底梁部位浇注钢丝网水泥底壳和纵向全贯通水泥梁，玻璃钢浮体和钢丝网水泥底壳外层被覆玻璃钢装甲外皮，装甲外皮接缝处粘贴强力聚脂胶条构成完整的船体，船的上部建筑、舾装和舱内设备焊接或紧固在船体的桁架或架在桁架的钢板上。本实用新型整体刚性、抗弯强度和扭矩都得以显著提高，且玻璃钢材的用量大幅度减少，防漏、隔热、安全性能更好。

Description

钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构

技术领域

本实用新型属于船舶结构设计与建造工艺领域，涉及钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构。

背景技术

玻璃钢材料在工程上的应用已经有50多年历史，它的可塑性、弹性、强度、绝缘性对造船工业十分有利，由于玻璃钢材料不同于木材和钢材，玻璃钢船舶的设计和施工工艺应发挥玻璃钢材料的特点，同时也应回避玻璃钢材料的弱点，尤其是大型、超大型船舶，单独使用玻璃钢材料替代钢材已经造成成本昂贵的问题，需要配合使用更合适的其他材料，同时改进建造工艺，才能降低造船成本，使玻璃钢材料在造船领域得到广泛应用，目前在这一领域有很大的创新空间。玻璃钢船舶是在水中漂浮、运动的建筑物体，其受力既有来自船舶自身不均匀分布的载荷，又有来自水体与水流的不均匀压力以及波浪和涌的扭力和推力，船只的受力点集中在艏、艉和中部，各种受力按船只几何尺寸的大小同比例变化，因此在船体设计上，要求船体具有足够的抗弯、抗扭、抗疲劳等强度和刚性，船体外壳有足够的厚度防止船只破损进水。在现行国家定型图纸中，玻璃钢船只的结构主要分为两种：

(1)建造大、中型玻璃钢船舶，如图1所示，在阴模内糊制玻璃钢船壳1′，在船壳内粘合龙骨2′和横梁3′(含甲板)，以支撑船壳，达到足够的刚性，按船只尺寸和航行条件确定玻璃钢船壳的厚度和龙骨的断面和肋距；

(2)建造小型、轻型玻璃钢船艇，用模具压制(喷制)玻璃钢箱形体(含空腹梁、框架)粘合成整船壳体，虽然其快速航行时受到很大的冲击力，但因自重较小，船只在托起时的弯矩可以由壳体承受。

我国小型船艇已经基本采用玻璃钢材料，但在大、中型船舶上应用还不普遍，其原因是船只的设计多沿用木船的结构，用玻璃钢代替木材、钢板制作船壳，再在船壳内粘接龙骨，船壳要达到保证船体刚度的厚度(达到或超过钢板厚度)，消耗的玻璃钢材料较多，成本已经超过钢质船，使“以塑代钢”的初衷无法实现，同时由于整体糊船壳和粘接龙骨的施工过程只能采取单船手工作业的建造工艺，工效差、劳动强度大，无法实现批量生产。因此，尽管玻璃钢船的性价比高于钢质船和木质船，但总的造价过高，市场销售较为困难，延缓了农业部推广玻璃钢渔船的进度。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的就在于提供一种全新的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构。该结构是对大型、超大型玻璃钢船舶设计与建造工艺的创新，其整体刚性、抗弯强度和扭矩都得以显著提高，且玻璃钢材的用量大幅度减少，防漏、隔热、安全性能更好。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，包括桁架、功能舱、玻璃钢浮体、钢丝网水泥底壳和水泥梁，所述桁架为玻璃钢船体的骨架，由型钢焊接而成，其断面呈梯形或矩形，桁架内安放功能舱，桁架和功能舱外嵌装玻璃钢浮体，桁架底梁部位浇注钢丝网水泥底壳和纵向全贯通水泥梁，玻璃钢浮体和水泥底壳外粘贴玻璃钢装甲片材，装甲片材接缝处粘贴强力聚脂胶条构成完整的船体，船的上部建筑、舾装和舱内设备焊接或紧固在船体的桁架或架在桁架的钢板上。

所述船体在其两舷防撞圈梁上镶有半圆形橡胶垫，并在船头下方设有艏球，该艏球采用玻璃钢碎料拌合树脂浇注成半球形，用预埋螺栓安装于钢制球座上。

所述功能舱包括轮机舱、货舱、淡水舱、燃油舱。

所述玻璃钢浮体为空芯或实芯结构。

所述桁架由艏部钢架、船身主桁架、艛部钢架三部分组成。

所述船体的各层甲板和舱室的钢架、舷墙均焊接在桁架上，形成一个刚性整体。

所述功能舱用预制玻璃钢片材板粘合在桁架内侧，并用玻璃钢条粘糊接缝。

所述玻璃钢浮体的内部添装有泡沫骨架。

所述玻璃钢浮体嵌装在桁架的上下纵梁间，玻璃钢浮体内侧与功能舱粘合，粘合面刷混有树脂，玻璃钢浮体与功能舱一起将桁架密封起来，桁架上裹有环氧树脂。

所述桁架的下梁浇注在钢丝网水泥底壳里面，下梁中部下端浇注纵向贯通水泥梁来支撑底壳。

所述玻璃钢浮体和钢丝网水泥底壳外层被覆玻璃钢装甲外皮。

本实用新型突破了传统的“龙骨加玻璃钢船壳”的船体结构，采用超静定钢桁架做船体骨架，骨架内安装各类功能舱，骨架两舷嵌装玻璃钢浮体模块，骨架底梁浇注在水泥底壳内，整个船壳外层被覆玻璃钢装甲外皮和胶衣，骨架上端焊接船艛、甲板和蔼舾装。这种船体结构的优点是整体刚性、抗弯强度和扭矩显著提高，玻璃钢材的用量大幅度减少，且防漏和隔热效果更好，由于浮体模块、骨架、功能舱可以分开成批生产，提高了机械化程度，生产效率比传统结构的“单船总体、手工糊制”的玻璃钢造船工艺高4-6倍，并提高了超大型玻璃钢船的安全性。该玻璃钢船体结构设计与现行定型产品完全不同，而其承载力、安全性、生产效率和建造成本又优于现行结构，会给造船企业或个人带来显著的技术和经济效益，按10年内全国建造10万条同等规格玻璃钢船舶计算，总节约成本可达300亿元以上。

附图说明

图1为现有玻璃钢船舶结构的局部示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为图2的A-A视图；

图4为本实用新型船头部位的结构示意图；

图5为艏球的安装示意图；

图6为橡胶垫的安装示意图。

具体实施方式

附图标记说明如下：

1′——玻璃钢船壳         2′——龙骨

3′——横梁

1——桁架                    2——功能舱

3——玻璃钢浮体模块          4——钢丝网水泥底壳

5——水泥梁                  6——艏部钢架

7——船身主桁架              8——艛部钢架

9——经罗夹板                10——驾驶舱夹板

11——主甲板                 12——舷墙

13——骨架上下纵梁           14——玻璃钢装甲外皮

15——艏球                   16——橡胶垫

17——两舷防撞圈梁

如图2所示，该钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构主要由桁架1、功能舱2、玻璃钢浮体模块3、钢丝网水泥底壳4和水泥梁5等主要部件组成，桁架1为玻璃钢船体的骨架，由型钢焊接而成，其断面呈梯形或矩形，桁架内安放功能舱2，桁架和功能舱外嵌装玻璃钢浮体模块3，桁架底梁部位浇注钢丝网水泥底壳4和纵向全贯通水泥梁5，玻璃钢浮体和水泥底壳外粘贴玻璃钢装甲片材，装甲片材接缝处粘贴强力聚脂胶条构成完整的船体，船的上部建筑、舾装和舱内设备焊接或紧固在船体的桁架或架在桁架的钢板上。

下面按船舶的建造工序对各个组成部件分别进行详细的描述：

1、如图2、图3所示，船体采用桁架1做骨架，支撑船体重量和各种外力，共由三部分组成，即艏部钢架6、船身主桁架7、艛部钢架8，主要采用型钢制造，如工字钢、槽钢、角钢、扁钢，局部使用钢板(如艏裙、艏球座)，构件全部采用焊接连接，平均焊缝短，不易造成焊接应力集中，并节省焊条、焊料，经罗夹板9、驾驶舱夹板10、主甲板11等各层甲板和舱室的钢架、舷墙12、舾装均焊接在船体的骨架上，形成一个刚性整体，桁架与艏、艉、艛、舷墙等部分的钢结构在车间批量焊接部件后逐次焊接为总成，而不是采取单船总体焊接，减少了下料时间和生产场地。

2、如图4所示，船身主桁架7的内侧用预制玻璃钢片材板粘合功能舱2，用玻璃钢条粘糊接缝，使功能舱位置稳定、牢固，各舱室独立密封，前部舱室空间较小，即使某一部位的船壳严重损坏，也不会造成其它舱室进水，可以避免船只倾覆和沉没，功能舱采用玻璃钢片材组合舱壁，现场施工简便，艛部可以提前焊接和蒙皮，整体吊装到船体上焊合，提高了建造效率。

3、预制玻璃钢浮体模块，制作时用自动起闭喷塑机喷注泡沫骨架，成形后在骨架外面人工包糊玻璃钢外壳，待硬化后放入在制品库充分熟化，每只模块的表面宽度为50cm，约是船长的1/60，因此在同样刚性要求下玻璃钢层数可以大大减少，模块的厚度和添装的泡沫可以起到防漏和隔热作用，提高了船只的安全性，并有利于渔获物的保鲜和节省能源，玻璃钢浮体模块尺寸小，刚性好，外面硬度较高，侧面具有较强的支撑力，且形状标准，可以采用机械化生产方式预先制作，提前熟化，节省了总装工序上的糊制时间。

4、在骨架上下纵梁13间嵌装玻璃钢浮体模块3，模块内侧与功能舱2粘合，粘合面刷混有40％短纤维的树脂，粘合后用顶竿压实，使粘合面贴紧，并且浮体模块与功能舱一起把骨架密封起来，骨架上裹满了环氧树脂，把钢材和空气、水分隔绝起来，具有防腐作用，防腐期可以长达50年以上。

5、骨架下梁浇注在钢丝网水泥底壳4里面，下梁中部下端浇注有纵向贯通水泥梁5支撑底壳，钢丝网水泥底壳4及水泥梁5在钢质模具内浇注，经震捣成型后将作业池盖住，通入蒸汽养护，达到机械性能标准后打水压脱模起吊至坞道，水泥底壳硬度高、抗压力强，使该型船舶具有防搁浅、摇摆度小、便于在坞道、沙滩上滑行等优点。

6、如图2所示，在浮体模块和水泥底壳外层，被覆玻璃钢装甲外皮14，提高外观平滑度，减少船只的阻尼，装甲外皮和舱室壁板片材可以在流水线生产，一侧用平模板，使用带添加着色剂的海水树脂，达到外皮表面光华的效果，节省了总装时间和熟化时间，其厚度比旧技术的船壳厚度减少了4/5，减低成本。

7、如图5、图6所示，艏球15采用玻璃钢碎料拌合树脂浇注成半球形，用预埋螺栓安装于钢制球座上，触礁时首先接触礁石，其弹性可以吸收触礁时的撞击力；两舷防撞圈梁17上镶有半圆形橡胶垫16，可以减轻靠岸撞击；钢丝网水泥底壳4和纵向贯通水泥梁5可以承受搁浅时大部分船身重力(其余重量由水的浮力支撑)。

本实用新型的玻璃钢船舶结构具有如下优点：

1、无龙骨，制造工艺简单；

2、不靠玻璃钢壳体承受弯矩和扭矩，减少玻璃钢用量；

3、金属结构焊接面小，不易发生应力集中情况；

4、船体与舱室由钢结构连成一体，节点牢固，整体刚性改善，机舱设备和舾装设备安装牢固；

5、玻璃钢浮体模块可分块制造，大批量生产，节省生产场地，提高生产效率；

6、安全性好于其他任何船。如果把船体钢桁架骨架与建筑上的桥梁和机械上的起重机相比，就知道在有水体浮载的情况下，船只钢桁架的受力其实是比起重机和桥梁小得多的，而玻璃钢浮体和外皮在受到拉伸和压缩时具有的弹性可以大大缓解水流和浪涛的冲击力，使钢桁架不会解体。玻璃钢外皮和浮体模块、水泥船底壳均具有良好的防穿透性能，即使是尖锐的礁石划到玻璃钢船壳，也会在玻璃钢船壳和泡沫芯材的挤压下降低穿透力，阻止海水进入浮体，保证功能舱的安全；

7、大幅度地提高生产率。新工艺实现的预制件的机械化、半机械化生产，节省了生产时间，缩短了造船周期。按模具的占用时间计算，现行工艺占用时间为10天以上，而新工艺只用3天；占用坞道的时间也大幅度减少，生产效率提高5-6倍；

8、减少玻璃钢材料消耗，降低生产成本。新设计和建造工艺改变了材料结构，玻璃钢材料的消耗可以减少到一半以上，再增加15-18吨的钢材，30米长的玻璃钢船材料成本约可以减少30万元左右。

本实用新型把“单船总体”的生产方式改变为组合式的流水作业生产方式，以标准化的方式生产基本单元，再进行总体安装，可以使用机械化、半机械化生产船只，大大降低了工人的劳动强度，有利于改善工作环境，保护工人身体健康，同时玻璃钢在制品部件库有足够的熟化时间，而不影响整船生产进度。按每条中型船节省30万元的材料成本，全国普及10万条该型玻璃钢船只替代在役的木船，能够节省300亿元的购船投资，可以看出，这对我国渔业和内河运输的发展具有十分重要的作用。

Claims (10)

1、一种钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，包括桁架、功能舱、玻璃钢浮体、钢丝网水泥底壳和水泥梁，所述桁架为玻璃钢船体的骨架，由型钢焊接而成，其断面呈梯形或矩形，桁架内安放功能舱，桁架和功能舱外嵌装玻璃钢浮体，桁架底梁部位浇注钢丝网水泥底壳和纵向全贯通水泥梁，玻璃钢浮体和钢丝网水泥底壳外层被覆玻璃钢装甲外皮，装甲外皮接缝处粘贴强力聚脂胶条构成完整的船体，船的上部建筑、舾装和舱内设备焊接或紧固在船体的桁架或架在桁架的钢板上。

2、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述船体在其两舷防撞圈梁上镶有半圆形橡胶垫，并在船头下方设有艏球，该艏球采用玻璃钢碎料拌合树脂浇注成半球形，用预埋螺栓安装于钢制球座上。

3、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述功能舱包括轮机舱、货舱、淡水舱、燃油舱。

4、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述玻璃钢浮体为空芯或实芯结构。

5、根据权利要求4所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述玻璃钢浮体的内部添装有泡沫骨架。

6、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述桁架由艏部钢架、船身主桁架、艛部钢架三部分组成。

7、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述船体的各层甲板和舱室的钢架、舷墙均焊接在桁架上，形成一个刚性整体。

8、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述功能舱用预制玻璃钢片材板粘合在桁架内侧，并用玻璃钢条粘糊接缝。

9、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述玻璃钢浮体嵌装在桁架的上下纵梁间，玻璃钢浮体内侧与功能舱粘合，粘合面刷混有树脂，玻璃钢浮体与功能舱一起将桁架密封起来，桁架上裹有环氧树脂。

10、根据权利要求1所述的钢桁架水泥底玻璃钢浮体船舶结构，其特征在于，所述桁架的下梁浇注在钢丝网水泥底壳里面，下梁中部下端浇注纵向贯通水泥梁来支撑底壳。

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