PL180003B1 - Ksztaltownik lebkowy PL PL PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kształtownik łebkowy stosowany w budowie statków oraz innych konstrukcjach do usztywniania.

Ponieważ wymiary statków uległy zwiększeniu, przemysł stoczniowy wprowadził nowe kształtowniki, wśród których występują konstrukcje podłużne, poprzeczne i inne podobne konstrukcje wykonywane z profilów walcowanych oraz spawanych. Te ostatnie są dostarczane i stosowane w postaci blach, do których spawane są kołnierze wzdłuż jednej z ich krawędzi, jak jest to znane dla typowych profili teowych lub kształtowników

Zakończenia kołnierzy na kształtowniku łebkowym są istotne z punktu widzenia wytrzymałości kształtownika łebkowego i konstrukcji w ogólności, gdzie kształtownik łebkowy jest stosowany. Oprócz wymagania dotyczącego wystarczającej wytrzymałości, istotnym czynnikiem jest również to, że duże i mocne kołnierze zwiększają ciężar konstrukcji, a przy tym wywierają również znaczny wpływ na pole powierzchni stali. Pole powierzchni w konstrukcjach, głównie okrętowych, ma duże znaczenie w zakresie udziału kosztów, ponieważ wiąże się z powierzchnią wymagającą zabezpieczenia przeciwkorozyjnego. Ponadto obecne, zwykle spawane kształtowniki łebkowe nie mają szczególnie korzystnej konstrukcji z punktu widzenia zabezpieczenia powierzchni, głównie ponieważ w tym przypadku kształtowniki łebkowe mają raczej niedostępne naroża wewnętrzne 90°, oraz ostre naroża zewnętrzne.

SE 9301013 ujawnia kształtownik łebkowy posiadający łebkowy kołnierz spawany na czołowej powierzchni blachy. Kołnierz wystaje po jednej tylko stronie blachy, tworząc w ten sposób kątownik. Kształtownik jest bardzo podatny na zmęczenie. Współczynnik spiętrzenia naprężeń (K) dla tego rodzaju profilu kątownikowego wynosi około 2,5. Dla skompensowania tego wymagane jest zwiększenie wymiarów, a zatem i ciężaru. W przypadku tradycyjnych teowników środnik i kołnierz wykonywane są z płaskownika stalowego, a współczynnik K wynosi około 1,5. Jednakże tego rodzaju kształtownik wykonany z płaskowników stalowych wykazuje bardzo niekorzystne właściwości w zakresie odporności na korozję i dostępności dla zabezpieczenia powierzchniowego.

180 003

Przedmiotem wynalazku jest opracowanie kształtownika łebkowego, który ma mały współczynnik ciężaru, dużą wytrzymałość oraz małą powierzchnię, którą należy zabezpieczyć przed korozją.

Kształtownik łebkowy zawierający średnikową blachę połączoną na stałe z korpusem profilu wystającym względem środkowej płaszczyzny blachy z obu stron i mającym pochylone powierzchnie boczne odchodzące od blachy i połączone ze sobą poprzez centralną czołową powierzchnię spawania, a z powierzchniami bocznymi poprzez zaokrąglone naroża oraz mającym zespoloną powierzchnię boczną prostopadłą do płaszczyzny blachy, równoległą do centralnej czołowej powierzchni spawania i łączącą powierzchnie boczne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pochylone powierzchnie boczne są pochylone względem płaszczyzny blachy pod kątem rozwartym zawartym od 100° do 120°, a czołowa powierzchnia spawania ma szerokość co najmniej równą grubości blachy i wynoszącą od 20 mm do 30 mm, korzystnie około 25 mm, zaś stosunek szerokości korpusu profilu do grubości korpusu profilu jest zawarty w zakresie od 2,5 do 4, 5.

Korzystnie, kąt pochylenia powierzchni bocznych względem płaszczyzny blachy wynosi około 110°.

Korzystnie, szerokość korpusu profilu jest zawarta w zakresie od 125 mm do 200 mm, a grubość korpusu profilu jest zawarta w zakresie od 40 mm do 50 mm.

Przy takiej konstrukcji możliwe jest uzyskanie współczynnika spiętrzenia naprężeń wynoszącego jedynie 1,5 do 1,9 przy uzyskaniu korzystnych warunków w odniesieniu do odporności na korozję i traktowania powierzchni.

Kształtownik łebkowy nieoczekiwanie daje także oszczędności w zakresie ciężaru i powierzchni, którą należy zabezpieczyć przed korozją w porównaniu ze znanymi kształtownikami.

Rozwiązaniu według wynalazku uzyskano bardziej zaokrąglony profil, (według znanych zasad, że kołowy walec i kula są optymalnymi przykładami wykonania pod względem pola powierzchni), czyli uniknięto obszarów, które są trudno dostępne podczas pokrywania środkiem ochronnym.

Ponadto, przy małej ilości znormalizowanych elementów rozwiązanie według wynalazku daje możliwość doboru wymiarowego kształtowników łebkowych, a zwłaszcza kołnierzy, stosownie do potrzeb.

Korpus profilu zaś może być zastosowany do spawania na różnych szerokościach blachy, w celu utworzenia żądanych wymiarów kształtownika łebkowego (szerokości kształtownika).

Dla kształtownika łebkowego lub korpusu profilu według wynalazku typowe jest to, że korpus profilu będzie miał znacznie większy wymiar w płaszczyźnie kształtownika niż rzeczywista grubość blachy, oraz grubość powszechnie znanych kołnierzy kształtowych. Jak w przypadku znanych kształtowników łebkowych szerokość kształtownika będzie generalnie przynajmniej o jeden rozmiar większa od grubości kołnierza.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kształtownik łebkowy według wynalazku, w rzucie perspektywicznym, fig. 2 - kształtownik łebkowy według fig. 1, od strony spawania kształtownika, w rzucie perspektywicznym, fig. 3 - korpus profilu według wynalazku, w rzucie perspektywicznym; fig. 4 - korpus profilu z fig. 3 od strony wewnętrznej, tj. nie połączonej strony korpusu podczas spawania, fig. 5 - przykład zastosowania nowego kształtownika łebkowego w okręcie, fig. 6-10 - tak jak fig. 1-5, lecz dla asymetrycznego przekroju poprzecznego.

Fig. 1 i 6 przedstawiają w perspektywie kształtownik łebkowy według wynalazku, zbudowany z blachy 1 i łebkowo ukształtowanego korpusu profilu 2. Łebkowo ukształtowany korpus profilu 2 tworzy kołnierz w kształtowniku łebkowym, blacha 1 tworzy blachę środnikową w kształtowniku łebkowym, a oba te człony są zespawane ze sobą w miejscu 3. Jak pokazano na fig. 1, 2, oraz 3, 4 korpus profilu 2 posiada centralną czołową powierzchnię spawania 4, która przechodzi w dwie pochylone części boczne, czyli pochylone powierzchnie boczne 5, 6, które poprzez powierzchnie boczne 9, 10 o zaokrąglonych narożach 7, 8

180 003 przechodzą w zespoloną powierzchnię boczną 11, leżącą naprzeciwko centralnej czołowej powierzchni spawania 4.

Jedna lub dwie z obu pochylonych powierzchni bocznych 5, 6, (fig. 1 i 6) są nachylone pod kątem a=110° do płaszczyzny blachy 1. To znaczy pochylone powierzchnie boczne 5, 6 tworzą kąt 20° względem płaszczyzny prostopadłej do płaszczyzny blachy 1.

Jak pokazano na fig. 2 i 7 kształtownik łebkowy posiada szerokość h, która jest kilkakrotnie większa od grubości t łebkowego korpusu profilu 2, korzystnie większa o przynajmniej jeden wymiar. Tak więc np. h w przypadku typowego kształtownika łebkowego może wynosić 650 mm, a grubość t łebkowo ukształtowanego korpusu profilu 2 może wynosić 40 do 50 mm. Grubość s blachy 1 wynosi przykładowo 12 mm. Szerokość b korpusu profilu 2 wynosi od 125 mm do 200 mm. Szerokość czołowej powierzchni spawania 4 wynosi 20 do 30 mm, korzystnie 25 mm, tj. więcej niż grubość s blachy 1, przez co ten sam korpus profilu 2 kształtownika może być zastosowany do połączenia z grubszą blachą 1 środnika, s < 18. Przy takiej konstrukcji możliwe jest zastosowanie konwencjonalnych linii spawalniczych.

Fig. 5 i 10 przedstawiają przykład zastosowania kształtownika łebkowego według wynalazku w budowie okrętu, w tym przypadku zbiornikowca posiadającego podłużny wręg. Zwłaszcza tu można zauważyć, że łebkowo ukształtowany korpus profilu 2 jest bardzo zaokrąglony, dzięki czemu uniknięto trudno dostępnych naroży (narożniki wewnętrzne), co jest główną zaletą w odniesieniu do antykorozyjnych zabezpieczeń, jakie są niezbędne w tego typu konstrukcjach. Jak wspomniano, szczególną zaletą wynalazku jest to, że obszary z tyłu korpusu profilu 2 mają zaokrąglony kształt, do czego przyczyniają się pochylone powierzchnie spodniej strony 5, 6, oraz zaokrąglone narożniki powierzchni bocznych 9,10.

Fig.5.

180 003

180 003

Fig.3.

11 8 9->. A-C_7 in

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kształtownik łebkowy zawierający średnikową blachę połączoną na stałe z korpusem profilu wystającym względem środkowej płaszczyzny blachy z obu stron i mającym pochylone powierzchnie boczne odchodzące od blachy i połączone ze sobą poprzez centralną czołową powierzchnię spawania, a z powierzchniami bocznymi poprzez zaokrąglone naroża oraz mającym zespoloną powierzchnię boczną prostopadłą do płaszczyzny blachy, ' równoległą do centralnej czołowej powierzchni spawania i łączącą powierzchnie boczne, znamienny tym, że pochylone powierzchnie boczne (5, 6) są pochylone względem płaszczyzny blachy (1) pod kątem (a) rozwartym zawartym od 100° do 120° , a czołowa powierzchnia spawania (4) ma szerokość co najmniej równą grubości (s) blachy (1) i wynoszącą od 20 mm do 30 mm, korzystnie około 25 mm, zaś stosunek szerokości (b) korpusu profilu (2) do grubości (t) korpusu profilu (2) jest zawarty w zakresie od 2,5 do 4,5.
2. 2. Kształtownik według zastrz. 1, znamienny tym, że kąt pochylenia powierzchni bocznych (5, 6) względem płaszczyzny blachy (1) wynosi około 110°.
3. 3. Kształtownik według zastrz. 1, znamienny tym, że szerokość (b) korpusu profilu (2) jest zawarta w zakresie od 125 mm do 200 mm, a grubość (t) korpusu profilu (2) jest zawarta w zakresie od 40 mm do 50 mm.