JP7422194B1 - Car carrier web frame mounting structure - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部において応力集中を低減できるウェブフレーム取付構造を提供する。【解決手段】船舶の船側板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、ウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続している。ブラケット６は底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、直立辺はウェブフレーム３の下端部に固定され、底辺は船底上面板５に固定されており、斜辺の先端部において、その上縁が２カ所の円弧１１，１２で凹む湾曲凹部１０が形成されている。２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧１２は曲率半径が大きい。ブラケット６の湾曲凹部１０において外力を吸収し応力集中を低減できる。【選択図】図２An object of the present invention is to provide a web frame mounting structure that can reduce stress concentration at the joint between the lower end of the web frame and the bottom top plate. A web frame 3 is attached to the inside of a ship's side plate so as to extend in the vertical direction, and a lower end of the web frame 3 is connected to a bottom top plate 5 of the bottom of the ship using a bracket 6. The bracket 6 is a substantially triangular board consisting of a base, an upright side, and an oblique side. A curved recess 10 whose upper edge is recessed by two circular arcs 11 and 12 is formed. Of the two circular arcs, the first circular arc 11 formed at the tip of the hypotenuse has a small radius of curvature, and the second circular arc 12 formed inside the tip has a large radius of curvature. The curved recess 10 of the bracket 6 can absorb external force and reduce stress concentration. [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は、自動車運搬船のウェブフレーム取付構造に関する。さらに詳しくは、本発明は、ウェブフレームの端部における応力低減を可能とする自動車運搬船のウェブフレーム取付構造に関する。 The present invention relates to a web frame attachment structure for a car carrier . More particularly, the present invention relates to a web frame attachment structure for a motor vehicle carrier that allows stress reduction at the ends of the web frame.
船舶の構造において、外板は船殻を形作るが主たる強度部材ではなく、船体を支えるのは構造材と呼ばれる骨組みである。構造材の配置形式には、横式構造（Transverse Framing System）、縦式構造（Longitudinal Framing System）、および縦横混合方式の３種類がある。
縦式構造では船首尾方向に走る多数の縦通材（Longitudinal）によって強度を確保する。横式構造では船首船尾方向に直交する向きに延びる構造材が使われる。この構造材には、左右の船側において上下方向に延びるように取付けられる左右のフレームと、左右のフレームを船体上部で連結するビームと、左右のフレームを船底で連結する内底板等の船底構造物からなる。
左右のフレームは船長方向において間隔をあけて多数本（船の大きさによるが数１００本）が設けられ、各フレームの上端同士を連結するビームも同数設けられる。このフレームの強度を増すためフレームの一端縁にフランジを取付けたものが用いられており、この部材はウェブフレームといわれ、多くの船舶に用いられている。
この構造は貨物を積むのに適しているので、一般貨物船や自動車運搬船などに採用される。
In the structure of a ship, the outer plating forms the hull, but it is not the main strength member; instead, what supports the hull is a framework called structural members. There are three types of arrangement of structural members: transverse framing system, longitudinal framing system, and mixed vertical and horizontal framing system.
In longitudinal structures, strength is ensured by a number of longerons running in the bow and stern direction. Transverse structures use structural members that extend perpendicularly from the bow to the stern. These structural materials include left and right frames that are installed to extend vertically on the left and right ship sides, beams that connect the left and right frames at the top of the hull, and bottom structures such as inner bottom plates that connect the left and right frames at the bottom of the ship. Consisting of
A large number of left and right frames (several 100 depending on the size of the ship) are provided at intervals in the ship's direction, and the same number of beams are also provided to connect the upper ends of each frame. In order to increase the strength of this frame, a flange is attached to one end of the frame, and this member is called a web frame and is used in many ships.
This structure is suitable for carrying cargo, so it is used in general cargo ships and car carriers.
ところで、船舶の航行時には、波と船体の相対位置によって、ホギング（両端垂下の状態）とサギング（中央垂下の状態）を繰り返して、船底には交互に引張りと圧縮が生じる。これに加え、船体に対して横から波を受けた場合は、船体の断面がひし形に変形しようとするラッキング変形が発生する。
このラッキング変形は、横式構造のウェブフレームに大きな変形を生じさせる。
図４は、横式構造をとる自動車運搬船Ｓの断面を示している。
１，１は船側外板で垂直に立てられており、左右の船側外板１，１の下端同士は船底外板２で接続されている。
左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３（図４は断面図なので１本しか見えない）が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。船底外板２の上には二重構造や三重構造の船底構造物４が設けられている。
船底構造物４の上面板を、本明細書では船底上面板５といい、二重構造船底の内底板や三重構造船底のタンクトップが、これに含まれる。
そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。
By the way, when a ship is sailing, depending on the relative position of the waves and the ship's hull, hogging (a state where both ends hang down) and sagging (a state where the center hangs) are repeated, and tension and compression occur alternately in the bottom of the ship. In addition, when the hull is hit by waves from the side, racking deformation occurs in which the cross section of the hull tends to deform into a diamond shape.
This racking deformation causes large deformations in the web frame of the transverse structure.
FIG. 4 shows a cross section of a car carrier S having a horizontal structure.
1, 1 are vertically erected on the side outer plates, and the lower ends of the left and right side outer plates 1, 1 are connected to each other by the bottom outer plate 2.
A large number of web frames 3 (FIG. 4 is a cross-sectional view, so only one can be seen) are vertically erected inside the left and right hull side panels 1, 1, and are fixed to the hull side panels 1. A bottom structure 4 having a double structure or a triple structure is provided on the bottom shell plate 2 .
The top plate of the bottom structure 4 is referred to as a bottom top plate 5 in this specification, and includes the inner bottom plate of a double-layered bottom and the tank top of a triple-layered bottom.
The left and right web frames 3, 3 are attached to the bottom top plate 5 with brackets 6.
前記ウェブフレーム３の具体的形状は、断面Ｉ形のウェブとこのウェブの一端縁にフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となっている。
前記ブラケット６は、側面視で略三角形の板材であり、底辺と直立辺と斜辺とからなる。また、斜辺にはフランジが取付けられ、断面Ｔ形または断面逆Ｌ形となった高強度部材となっている。
そして、左右のウェブフレーム３，３は上端同士をビーム７で連結され、かつ上下方向に延びるウェブフレーム３，３の途中は複数本のデッキ８で接続されている。
The specific shape of the web frame 3 includes a web with an I-shaped cross section and a flange attached to one end edge of this web, and has a T-shaped cross section or an inverted L-shaped cross section.
The bracket 6 is a substantially triangular plate member when viewed from the side, and consists of a base, an upright side, and an oblique side. Further, a flange is attached to the oblique side, making it a high-strength member with a T-shaped cross section or an inverted L-shaped cross section.
The left and right web frames 3, 3 are connected at their upper ends by a beam 7, and the web frames 3, 3 extending in the vertical direction are connected by a plurality of decks 8 in the middle.
ところで、上記の船体構造において船体に横波を受けると、図４に示す横向き外力Ｆが働いて、ウェブフレーム３，３と船底上面板５との間を接続するブラケット６を圧縮したり引張る力が加わる。
ブラケット６は側面視で略三角形の板材であるため、ブラケット６の先端部分に大きな応力が発生して変形が生じやすい。
By the way, when the hull of the above-mentioned hull structure receives a transverse wave, a lateral external force F shown in FIG. join.
Since the bracket 6 is a plate material having a substantially triangular shape when viewed from the side, a large stress is generated at the tip of the bracket 6, which tends to cause deformation.
ブラケット６の変形を防止するため、略三角形の板材の斜辺に取付けられたフランジに加工を加える工夫も行われた。その一つは、フランジの先端部を先細りにすることであり、こうすることでブラケット６の先端部分の剛性を低下させ船底上面板５の変形に追従しやすくしたものである。
二つ目はフランジの先端部を先端に向け広げた形状（ガセットといわれる）にし、船底上面板５との接合強度を高めたものである。
この二つの工夫は、それなりの効果はあるが、ブラケット６自体の形状は略三角形を保ったままであったので、大きな応力低減効果は望めなかった。
In order to prevent deformation of the bracket 6, a method was also used to add processing to the flange attached to the oblique side of the substantially triangular plate. One of them is to make the tip of the flange tapered, thereby reducing the rigidity of the tip of the bracket 6 and making it easier to follow the deformation of the bottom top plate 5.
The second type is a shape in which the tip of the flange is widened toward the tip (referred to as a gusset) to increase the strength of the connection with the bottom top plate 5.
These two measures had some effects, but because the shape of the bracket 6 itself remained approximately triangular, a large stress reduction effect could not be expected.
一方、ウェブフレーム自体の応力低減構造としては、特許文献１の従来技術がある。
この従来技術は、ウェブフレームの中間部分と船倉内のデッキとの間の接合部における応力集中を低減するもので、ウェブフレームの中間部分とデッキとの接合部において、ウェブフレームに開口と貫通孔を形成したものである。
しかるに、この従来技術では、ウェブフレームの中間部分とデッキとの間の接合部では応力集中を低減できるが、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部では応力集中を低減できなかった。
On the other hand, as a stress reduction structure of the web frame itself, there is a conventional technique disclosed in Patent Document 1.
This conventional technology reduces stress concentration at the joint between the middle part of the web frame and the deck in the hold. was formed.
However, with this prior art, stress concentration can be reduced at the joint between the intermediate portion of the web frame and the deck, but it cannot be reduced at the joint between the lower end of the web frame and the bottom top plate.
本発明は上記事情に鑑み、ウェブフレームの下端と船底上面板との接合部において応力集中を低減できるウェブフレーム取付構造を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a web frame mounting structure that can reduce stress concentration at the joint between the lower end of the web frame and the bottom top plate.
第１発明の自動車運搬船のウェブフレーム取付構造は、自動車運搬船の船側外板の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレームと、該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、前記ブラケットは、底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材本体と、該板材本体の斜辺に取付けられたフランジとからなり、前記板材本体の上端部分は前記ウェブフレームの下端部に固定され、前記底辺は前記船底上面板に固定されており、前記斜辺は、その先端部において、上縁が連続する２カ所の円弧が連続して凹む湾曲凹部を備えており、前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きく、前記第２の円弧は前記フランジの上面が凹むように湾曲させた形態であり、前記第１の円弧はフランジが無く板材本体の上縁に形成されていることを特徴とする。 A web frame mounting structure for a car carrier according to the first invention includes a web frame that is attached to the inside of a side outer panel of a car carrier so as to extend in the vertical direction, and a lower end of the web frame is attached to an upper bottom plate of the bottom of the ship using a bracket. The bracket is composed of a substantially triangular plate main body having a bottom side , an upright side, and an oblique side, and a flange attached to the oblique side of the plate main body , The upper end portion is fixed to the lower end portion of the web frame, the bottom side is fixed to the bottom upper surface plate, and the oblique side has two continuous arcs concave at its tip where the upper edge is continuous . It is provided with a curved concave portion, of the two circular arcs, the first circular arc formed at the tip of the hypotenuse has a small radius of curvature, and the second circular arc formed inside the tip has a large radius of curvature, The second circular arc has a shape in which the upper surface of the flange is curved so as to be concave, and the first circular arc has no flange and is formed on the upper edge of the plate main body .
第１発明によれば、つぎの効果を奏する。
ａ）ブラケットは斜辺の先端部において２カ所の湾曲凹部が形成されているので、ブラケットの先端部における斜辺と船底上面板との間の高さが低くなり、強度的に柔構造とされている。このため、ウェブフレームに横向きの外力が加わったときブラケットの先端部は船底上面板との間で生ずる圧縮と引張りに追従しやすくなり、応力集中を低減できる。
ｂ）斜辺の最先端に形成される曲率半径の小さい第１の円弧に続けて曲率半径の大きい第２の円弧を形成した場合は、第２の円弧における船底上面板に対する取り合い角を小さくできる。この結果、横方向外力作用時のブラケットに対する応力集中を低減できる。
ｃ）湾曲凹部の２カ所の円弧が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧の間で応力集中が生じにくい。このため応力低減効果が高くなる。
According to the first invention, the following effects are achieved.
a) Since the bracket has two curved recesses formed at the tip of the oblique side, the height between the oblique side and the bottom top plate at the tip of the bracket is lowered, making it a flexible structure in terms of strength. There is. Therefore, when a lateral external force is applied to the web frame, the tip of the bracket easily follows the compression and tension generated between it and the bottom top plate, thereby reducing stress concentration.
b) If a second arc with a large radius of curvature is formed following the first arc with a small radius of curvature formed at the tip of the hypotenuse, the engagement angle of the second arc with the bottom top plate can be made smaller. As a result, it is possible to reduce stress concentration on the bracket when a lateral external force is applied.
c) Since the two arcs of the curved recess are continuous, the shape of the recess changes smoothly and stress concentration is less likely to occur between the two arcs. This increases the stress reduction effect.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態のウェブフレーム取付構造は、図１に示すように、船舶の船側外板１の内側に上下方向に延びるように取付けられるウェブフレーム３と、このウェブフレーム３の下端部を船底の船底上面板５にブラケット６を用いて接続する構成であって、その構成は図４に示す従来技術と基本的に同一である。
Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
As shown in FIG. 1, the web frame attachment structure of this embodiment includes a web frame 3 that is attached to the inside of a ship's side skin 1 so as to extend vertically, and a lower end of this web frame 3 attached to the bottom of the ship. The structure is connected to the top plate 5 using a bracket 6, and the structure is basically the same as the prior art shown in FIG.
したがって、図１に示すように、左右の船側外板１，１の内側には多数本のウェブフレーム３が垂直に立てられて、船側外板１に固定されている。そして、左右のウェブフレーム３，３は船底上面板５にブラケット６で取付けられている。また、ブラケット６は側面視で略三角形の板材である。
そして、ブラケット６の先端部には応力を低減するための湾曲凹部１０が形成されており、それが従来技術にみられない特徴となっている。
Therefore, as shown in FIG. 1, a large number of web frames 3 are vertically erected inside the left and right ship side skins 1, 1 and fixed to the ship side skins 1. The left and right web frames 3, 3 are attached to the bottom top plate 5 with brackets 6. Further, the bracket 6 is a substantially triangular plate material when viewed from the side.
A curved recess 10 is formed at the tip of the bracket 6 to reduce stress, which is a feature not seen in the prior art.
図２に示すように、ブラケット６は底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材であり、垂直に立てられた板材本体６ａと板材本体６ａの斜辺（上縁でもある）に溶接等で取付けられたフランジ６ｆとからなる。
ブラケット６の直立辺は船側外板１に溶接等で固定され、ブラケット６の上端部分はウェブフレーム３の下端部に溶接等で固定されている。また、ブラケット６の底辺は船底上面板５に溶接等で固定されている。
As shown in FIG. 2, the bracket 6 is a substantially triangular plate consisting of a bottom side, an upright side, and an oblique side, and is welded or otherwise connected to the vertically erected plate main body 6a and the oblique side (also the upper edge) of the plate main body 6a. It consists of an attached flange 6f.
The upright side of the bracket 6 is fixed to the ship side shell plate 1 by welding or the like, and the upper end portion of the bracket 6 is fixed to the lower end of the web frame 3 by welding or the like. Further, the bottom side of the bracket 6 is fixed to the bottom top plate 5 by welding or the like.
図２に示すように、ブラケット６の斜辺の先端部（船幅方向の内側に向いた端部、図では右側端部）における上縁には、２カ所の円弧１１，１２で形作られた湾曲凹部１０が設けられている。
この湾曲凹部１０の詳細を図３に基づき説明する。
湾曲凹部１０は第１の円弧１１および第２の円弧１２からなる２カ所の円弧が連続した形状である。
As shown in FIG. 2, the upper edge of the oblique side of the bracket 6 (the end facing inward in the width direction of the ship, the right end in the figure) has a curve formed by two arcs 11 and 12. A recess 10 is provided.
The details of this curved recess 10 will be explained based on FIG. 3.
The curved recess 10 has a shape in which two circular arcs, a first circular arc 11 and a second circular arc 12, are continuous.
そして、ブラケット６の斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は曲率半径Ｒ１が小さくされている。また、第１の円弧１１は板材本体６ａに形成されており、この部分にフランジ６ｆは設けられていない。
ブラケット６において、第１の円弧１１より基端側（図中左側）に形成される第２の円弧１２は曲率半径Ｒ２が大きくされている。この部分にはフランジ６ｆが設けられており、フランジ６ｆの上面が凹むように湾曲する形態となっている。
The first circular arc 11 formed at the tip of the oblique side of the bracket 6 has a small radius of curvature R1. Further, the first arc 11 is formed on the plate main body 6a, and no flange 6f is provided in this portion.
In the bracket 6, the second circular arc 12 formed on the proximal end side (left side in the figure) of the first circular arc 11 has a large radius of curvature R2. A flange 6f is provided in this portion, and the upper surface of the flange 6f is curved so as to be concave.
図３において、Ｌ６は第２の円弧１２を形成しない場合のブラケット６の斜辺の延長線を示した想像線である。θ６は斜辺の延長線と船底上面板５の上面との間の取り合い角度を示し、θ１２は第２の円弧１２の上面と船底上面板５との間の取り合い角度を示している。
この図から分かるように、第２の円弧１２を設けた場合の取り合い角度θ１２は、これを設けない場合の取り合い角度θ６よりも小さくなっている。このことは、船底上面板５に対する変化の度合いが小さいことを意味し、応力集中の発生を防止できることを意味する。
In FIG. 3, L6 is an imaginary line showing an extension of the oblique side of the bracket 6 when the second arc 12 is not formed. θ6 indicates the engagement angle between the extension line of the oblique side and the upper surface of the bottom upper surface plate 5, and θ12 indicates the engagement angle between the upper surface of the second circular arc 12 and the bottom upper surface plate 5.
As can be seen from this figure, the engagement angle θ12 when the second circular arc 12 is provided is smaller than the engagement angle θ6 when it is not provided. This means that the degree of change to the bottom upper surface plate 5 is small, and means that stress concentration can be prevented from occurring.
また、材料強度の面から説明すると、以下のとおりである。
ブラケット６における斜辺の最先端に形成される第１の円弧１１は、幅方向領域Ｄ１１が小さいのであるが、曲率半径Ｒ１を小さくすることで、先端部分の平均高さｈ１１を低くしている。このため、先端部分の船底上面板５からみた形状変化を小さくして応力集中が発生しにくくなっている。また、ブラケット６の先端部の強度を適度に引き下げているので、幅方向領域Ｄ１１が強度的に過大でない柔構造となっている。
Further, the explanation from the viewpoint of material strength is as follows.
The first arc 11 formed at the tip of the oblique side of the bracket 6 has a small width direction area D11, but by reducing the radius of curvature R1, the average height h11 of the tip portion is reduced. Therefore, changes in the shape of the tip portion viewed from the bottom top plate 5 are reduced, making it difficult for stress concentration to occur. Furthermore, since the strength of the tip of the bracket 6 is moderately reduced, the widthwise region D11 has a flexible structure that is not excessively strong.
ブラケット６における最先端より基端側に形成される第２の円弧１２は、幅方向領域Ｄ１２が大きいのであるが、曲率半径Ｒ２を大きくすることで平均高さｈ１２を比較的低くして強度的に過大でない柔構造となっている。
本実施形態では、第１の円弧１１の幅方向領域Ｄ１１と第２の円弧１２の幅方向領域Ｄ１２によって柔構造領域を大きく取るようにしており、このため横方向外力作用時の圧縮や引張りによる破損を低減できる。
The second circular arc 12 formed on the proximal end side of the most distal end of the bracket 6 has a large width direction area D12, but by increasing the radius of curvature R2, the average height h12 can be made relatively low and the strength can be improved. It has a flexible structure that is not too bulky.
In this embodiment, the flexible structure area is made large by the width direction area D11 of the first circular arc 11 and the width direction area D12 of the second circular arc 12. Damage can be reduced.
既述のごとく、ブラケット６の湾曲凹部１０の２カ所の円弧１１，１２が連続しているので、凹部の形状変化が滑らかとなり、２カ所の円弧１１，１２の間で応力集中が生じにくくなる。この点からもブラケット６の応力低減効果が高くなる。 As mentioned above, since the two arcs 11 and 12 of the curved recess 10 of the bracket 6 are continuous, the shape of the recess changes smoothly and stress concentration is less likely to occur between the two arcs 11 and 12. . Also from this point of view, the stress reduction effect of the bracket 6 becomes high.
１ 船側外板
３ ウェブフレーム
５ 船底上面板
６ ブラケット
１０ 湾曲凹部
１１ 第１の円弧
１２ 第２の円弧
Ｒ１ 曲率半径
Ｒ２ 曲率半径
Ｄ１１ 幅方向領域
Ｄ１２ 幅方向領域
1 Ship side outer plate 3 Web frame 5 Bottom top plate 6 Bracket 10 Curved recess 11 First circular arc 12 Second circular arc R1 Radius of curvature R2 Radius of curvature D11 Width direction area D12 Width direction area
Claims (1)
該ウェブフレームの下端部を船底の船底上面板にブラケットを用いて接続するウェブフレーム取付構造であって、
前記ブラケットは、底辺と直立辺と斜辺とからなる略三角形の板材本体と、該板材本体の斜辺に取付けられたフランジとからなり、
前記板材本体の上端部分は前記ウェブフレームの下端部に固定され、
前記底辺は前記船底上面板に固定されており、
前記斜辺は、その先端部において、上縁が連続する２カ所の円弧が連続して凹む湾曲凹部を備えており、
前記２カ所の円弧のうち斜辺の最先端に形成される第１の円弧は曲率半径が小さく、最先端より内側に形成される第２の円弧は曲率半径が大きく、
前記第２の円弧は前記フランジの上面が凹むように湾曲させた形態であり、前記第１の円弧はフランジが無く板材本体の上縁に形成されている
ことを特徴とする自動車運搬船のウェブフレーム取付構造。 a web frame installed to extend vertically inside a side shell of a car carrier ;
A web frame mounting structure that connects the lower end of the web frame to the bottom top plate of the ship bottom using a bracket,
The bracket consists of a substantially triangular plate main body consisting of a base, an upright side, and an oblique side, and a flange attached to the oblique side of the plate main body ,
The upper end portion of the plate main body is fixed to the lower end portion of the web frame,
the bottom side is fixed to the bottom top plate;
The hypotenuse has a curved recess at its tip where two consecutive arcs of the upper edge are recessed ,
Of the two circular arcs, the first arc formed at the tip of the hypotenuse has a small radius of curvature, and the second arc formed inside the tip has a large radius of curvature,
The second circular arc has a shape in which the upper surface of the flange is curved so as to be concave, and the first circular arc has no flange and is formed on the upper edge of the plate main body.
A web frame mounting structure for a car carrier , characterized by :
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2022
- 2022-08-10 JP JP2022127557A patent/JP7422194B1/en active Active
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN211252913U (en) | 2019-10-25 | 2020-08-14 | 上海船舶研究设计院（中国船舶工业集团公司第六0四研究院） | Connecting structure of longitudinal aggregate end of bulk carrier |
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