一种船舶尾柱装焊装置的制作方法

本发明涉及船舶加工技术领域，特别是涉及一种船舶尾柱装焊装置。

背景技术：

船舶尾柱作为船舶尾部最后端的构件，通常是设置在尾端下部，用于承受螺旋桨的重量、以及螺旋桨工作时产生的振动和转舵时产生的力矩，因此，常常需要保证船舶尾柱具有足够的强度和刚度。

目前在船舶尾柱的设计过程中，为了提高其强度和刚度，部分采用了如图2所示的船舶尾柱形状。在该图中，船舶尾柱由中空的圆锥体外壳和多个肋板构成，其中肋板沿圆锥体外壳的中轴线从上到下间隔排布于圆锥体外壳的内部，并且每个肋板的外周缘通过焊接的方式与圆锥体外壳的内壁连接。

上述船舶尾柱在加工过程中，由于需要将肋板垂直焊接于圆锥体外壳上，因此，通常在施工过程中会将圆锥体外壳直接沿其外表面放置于水平工作台上，之后分别在其前后两端部两侧各斜焊接一根角钢作为支撑，最后通过吊垂线、换算画线尺寸等工序完成焊接。而该过程中由于采用的船舶尾柱装焊装置仅仅是通过水平工作平台和角钢实现的，而受限于船舶尾柱的结构，使得采用该装焊装置进行施工时，不仅需要进行大量换算工作，而且在完成船舶尾柱加工后，还需将与圆锥体外壳焊接的角钢拆除并进行加热、补焊以及打磨，从而使船舶尾柱的装焊工艺不仅复杂，而且效率低、成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有船舶尾柱装焊装置会使船舶尾柱的装焊工艺复杂、效率低以及成本高的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种船舶尾柱装焊装置，包括：机架、第一支撑件、第二支撑件以及顶升装置，所述机架的上方被配置为尾柱安装区；所述第一支撑件固定于所述机架的顶部且位于所述尾柱安装区的前端，所述第二支撑件固定于所述机架的顶部且位于所述尾柱安装区的后端，所述第一支撑件的顶部设有与待焊接的船舶尾柱的圆锥体外壳的顶部形状相匹配的第一圆弧面，所述第二支撑件的顶部设有与所述船舶尾柱的圆锥体外壳的底部形状相匹配的第二圆弧面，所述第一圆弧面的圆心与所述第二圆弧面的圆心均位于同一水平面上；所述顶升装置的底端固定于所述机架上，所述顶升装置的顶端用于与所述船舶尾柱的圆锥体外壳的底面抵接配合。

作为优选方案，所述机架包括等腰梯形支架和固定架，所述等腰梯形支架与所述船舶尾柱的中轴线所对应的横截面形状相匹配，所述第一支撑件固定于所述等腰梯形支架的上底端，所述第二支撑件固定于所述等腰梯形支架的下底端，所述顶升装置通过所述固定架固定于所述第一支撑件上。

作为优选方案，所述第一支撑件包括两个第一立杆和设于所述第一立杆之间的第一支撑板、第一横杆以及第一竖杆，所述第一立杆分别垂直固定于所述等腰梯形支架的上底端的两端，所述第一竖杆垂直固定于所述等腰梯形支架的上底端，所述第一横杆固定于所述第一竖杆的顶端，且与所述第一竖杆垂直，所述第一横杆的两端分别与对应的第一立杆连接，所述第一支撑板的底面固定于所述第一横杆上，所述第一支撑板的两侧分别与对应的第一立杆连接，所述第一支撑板的顶面构成所述第一圆弧面，所述固定架固定于所述第一支撑板远离所述第二支撑件的侧面上。

作为优选方案，所述第一支撑板上设有连通所述第一支撑板的上表面与下表面的安装口，所述固定架安装于所述安装口内，并围合成顶部具有开口的顶升安装腔，所述顶升装置固定于所述顶升安装腔内，且所述顶升装置的顶端由所述顶升安装腔的顶部开口伸出。

作为优选方案，所述第二支撑件包括两个第二立杆以及设于两个所述第二立杆之间的第二支撑板，所述第二立杆分别垂直固定于所述等腰梯形支架的下底端的两端，所述第二支撑板的底面固定于所述等腰梯形支架的下底端，所述第二支撑板的两侧分别与对应的第二立杆连接，所述第二支撑板的顶面构成所述第二圆弧面。

作为优选方案，所述机架还包括设于所述等腰梯形支架的两个腰部上的两个斜撑，所述斜撑的底部固定于对应的所述等腰梯形支架的腰部上，所述斜撑的顶部的两端分别与对应的所述第一立杆的顶端、所述第二立杆的顶端连接。

作为优选方案，所述船舶尾柱装焊装置还包括设于所述机架上的多个吊耳。

作为优选方案，所述机架还包括承压杆，所述承压杆的底端固定于所述等腰梯形支架上，所述承压杆的顶端沿所述第二圆弧面的方向伸出，用于与所述船舶尾柱的圆锥体外壳的底端面抵接配合。

作为优选方案，所述等腰梯形支架为双层框架结构，包括上层框、下层框以及连接所述上层框与所述下层框的至少13个支撑杆，所述上层框与所述下层框的结构相同，且均为等腰梯形；所述上层框与所述下层框均由多个连接杆连接而成，所述连接杆之间的连接点位置分别与所述支撑杆的位置对应。

作为优选方案，所述顶升装置为千斤顶。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于:

本发明通过在机架上设置第一支撑件和第二支撑件以对位于尾柱安装区内的待焊接的船舶尾柱的圆锥体外壳形成支撑，而位于第一支撑件顶部的第一圆弧面和位于第二支撑件顶部的第二圆弧面可以对所述船舶尾柱的圆锥体外壳形成很好地限位，并通过第一圆弧面与第二圆弧面的圆心设置在同一水平面上，可以使所述船舶尾柱的圆锥体外壳的中轴线保持水平，以避免在焊接过程中进行大量换算工作；而通过顶升装置可以实现对所述船舶尾柱的圆锥体外壳的微调，以使其中轴线可以水平设置，确保船舶尾柱的装焊精度，从而使得采用上述的船舶尾柱装焊装置在进行装焊作业时，不仅可以简化装焊工艺、提高效率，而且可以降低成本。

附图说明

图1是现有技术中的船舶尾柱的结构示意图；

图2是本发明实施例中带有船舶尾柱的船舶尾柱装焊装置的整体结构示意图；

图3是本发明实施例中船舶尾柱装焊装置的左视图；

图4是本发明实施例中船舶尾柱装焊装置的右视图；

其中，1、机架；11、等腰梯形支架；111、上层框；112、下层框；113、支撑杆；12、固定架；121、限位板；122、底板；13、斜撑；14、承压杆；2、第一支撑件；21、第一圆弧面；22、第一立杆；23、第一支撑板；24、第一横杆；25、第一竖杆；3、第二支撑件；31、第二圆弧面；32、第二立杆；33、第二支撑板；4、顶升装置；5、吊耳；6、船舶尾柱；61、圆锥体外壳；62、肋板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2所示，本发明优选实施例的一种船舶尾柱6装焊装置，包括：机架1、第一支撑件2、第二支撑件3以及顶升装置4，其中，所述机架1的上方被配置为尾柱安装区，该尾柱安装区在具体施工中是待焊接的船舶尾柱6的圆锥体外壳61的安装位。

具体的，所述第一支撑件2固定于所述机架1的顶部且位于所述尾柱安装区的前端，用于对所述船舶尾柱6的顶部形成支撑；而所述第二支撑件3固定于所述机架1的顶部且位于所述尾柱安装区的后端，用于对所述船舶尾柱6的底部形成支撑。而为了使所述第一支撑件2与所述第二支撑件3在对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61形成支撑的同时，可以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61进行限位，本实施例中的所述第一支撑件2的顶部设有与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的顶部形状相匹配的第一圆弧面21，所述第二支撑件3的顶部设有与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的底部形状相匹配的第二圆弧面31，并且所述第一圆弧面21的圆心与所述第二圆弧面31的圆心均位于同一水平面上，如此，可以使放置于所述第一圆弧面21与所述第二圆弧面31上的所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的中轴线可以保持水平。

由于船舶尾柱6的加工要求精度较高，因此，在上述基础上还需通过顶升装置4对放置好的船舶尾柱6的圆锥体外壳61的位置进行微调，以保证所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的中轴线呈水平设置。具体的，将所述顶升装置4的底端固定于所述机架1上，而所述顶升装置4的顶端用于与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的底面抵接配合。示例性的，所述顶升装置4可以采用千斤顶，当然也可以采用其他设备。

上述的船舶尾柱6装焊装置在船舶尾柱6的焊接施工过程中，只需将待焊接的船舶尾柱6的圆锥体外壳61吊至所述机架1上方的尾柱安装区，并使所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的顶部与底部的外壁分别压于对应的所述第一圆弧面21、所述第二圆弧面31上，鉴于所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61本身比较重，因此，在将其放置好后，还需采用顶升装置4对其高度进行微调，以保证所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的中轴线可以保持水平，如此，待固定好所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61后，只需将肋板62焊接于所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61上即可简单方便地完成所述船舶尾柱6的装焊，此过程中不仅不需要进行大量的换算工作，而且在完成装焊后只需将所述船舶尾柱6移开，即可再进行下一轮的装焊，从而不仅简化了装焊工艺、提高效率，而且大大降低了装焊成本。

为了在保证所述机架1的承载力的基础上简化所述船舶尾柱6装焊装置的结构，示例性的，所述机架1可以是由等腰梯形支架11和固定架12构成，当然还可以增加其他组件。具体的，所述等腰梯形支架11与所述船舶尾柱6的中轴线所对应的横截面形状相匹配，以便于后续其他支撑组件的设置。而固定于所述等腰梯形支架11的上底端的所述第一支撑件2就可以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的顶部形成支撑，固定于所述等腰梯形支架11的下底端的所述第二支撑件3可以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的底部形成支撑，相应的，所述顶升装置4可以通过所述固定架12固定于所述第一支撑件2上或第二支撑件3上，但考虑船舶尾椎的圆锥体外壳61的形状，为了便于操作和施力，本实施例中将所述顶升装置4固定于所述第一支撑件2上。

如图2和图3所示，所述第一支撑件2可以包括两个第一立杆22和设于所述第一立杆22之间的第一支撑板23、第一横杆24以及第一竖杆25，其中，所述第一立杆22分别垂直固定于所述等腰梯形支架11的上底端的两端，如此，可使两个所述第一立杆22的顶端所在的延长线可以正好与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的横截面的边缘相交；优选的，可以使所述第一立杆22的顶端伸出所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61沿其中轴线的水平横截面，以对所述船舶尾椎的圆锥体外壳61的顶部首先形成支撑。

待固定好所述第一立杆22后，将所述第一竖杆25垂直固定于所述等腰梯形支架11的上底端，并将所述第一横杆24固定于所述第一竖杆25的顶端，且与所述第一竖杆25垂直，而所述第一横杆24的两端分别与对应的第一立杆22连接，以使所述第一横杆24保持水平。而后将所述第一支撑板23的底面固定于所述第一横杆24上，并将所述第一支撑板23的两侧分别与对应的第一立杆22连接，以保证所述第一支撑板23可以稳固的固定于所述机架1上，从而使所述第一支撑板23的顶面构成的所述第一圆弧面21可以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61形成稳定的支撑。此外，在设置所述固定架12时，可以将所述固定架12固定于所述第一支撑板23远离所述第二支撑件3的侧面上。

为了保证所述固定架12的稳定性，示例性的，可以在所述第一支撑板23上设置连通所述第一支撑板23的上表面与下表面的安装口，将所述固定架12安装于所述安装口内，所述固定架12可以围合成顶部具有开口的顶升安装腔，而所述顶升装置4可以固定于所述顶升安装腔内，并且所述顶升装置4的顶端由所述顶升安装腔的顶部开口伸出。

在一个实施例中，所述固定架12可以由与所述安装口的内壁连接的两个限位板121以及固定于所述第一横杆24上且封闭所述安装口的底部的底板122构成，其中，所述底板122的两侧与对应的限位板121连接。进一步的，还可以在所述固定架12中增设至少一个限位环，并将所述限位环固定于两个所述限位板121之间，而所述限位环可以套接于所述顶升装置4上，以避免所述顶升装置4在工作过程中出现移位等现象，保证所述顶升装置4的微调效果。

可以理解的是，为了进一步简化所述船舶尾椎装焊装置的结构，还可以将所述第二支撑件3设置为由两个第二立杆32以及设于两个所述第二立杆32之间的第二支撑板33，而所述第二立杆32分别垂直固定于所述等腰梯形支架11的下底端的两端，如此，可使两个所述第一立杆22的顶端所在的延长线可以正好与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的横截面的边缘相交；优选的，可以使所述第一立杆22的顶端伸出所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61沿其中轴线的水平横截面，以对所述船舶尾椎的圆锥体外壳61首先形成支撑。而所述第二支撑板33的底面可以固定于所述等腰梯形支架11的下底端，以保证所述第二支撑板33可以稳固的固定于所述机架1上，从而使所述第二支撑板33的顶面构成的所述第二圆弧面31可以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的底部形成稳定的支撑。

为了进一步提高所述船舶尾柱6在装焊过程中的稳定性，避免左右晃动，示例性的，可以在所述等腰梯形支架11的两个腰部上增设两个斜撑13，并使所述斜撑13的底部固定于对应的所述等腰梯形支架11的腰部上，所述斜撑13的顶部的两端分别与对应的所述第一立杆22的顶端、所述第二立杆32的顶端连接。由于所述斜撑13是固定于所述等腰梯形支架11的两个腰部的，而其端部又与所述第一立杆22、所述第二立杆32连接，因此，固定好的斜撑13可以很好地与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61接触，以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的左右两侧形成限位。

由于所述船舶尾柱6自身较重，因此，相对的，为了承载所述船舶尾柱6，所述船舶尾柱6装焊装置自身也比较重，因此为了方便移动所述船舶尾柱6装焊装置，还可以在所述机架1上设置多个吊耳5，以便于进行吊装作业。

此外，为了在保证所述机架1强度的基础上降低成本，还可以将所述等腰梯形支架11设置为双层框架结构，并使其包括上层框111、下层框112以及连接所述上层框111与所述下层框112的至少13个支撑杆113，所述上层框111与所述下层框112的结构相同，且均为等腰梯形；所述上层框111与所述下层框112均由多个连接杆连接而成，所述连接杆之间的连接点位置分别与所述支撑杆113的位置对应。

如图4所示，受所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61自身形状限制，位于所述尾柱安装区内的所述船舶尾柱6在装焊过程中可能会出现向其底部滑动的情况发生，因此，为了避免上述情况发生，提高装焊的精准度，优选的，还可以在所述机架1中增设承压杆14，并使所述承压杆14的底端固定于所述等腰梯形支架11上，当然优选的，可以将所述承压杆14的底端垂直固定于所述等腰梯形支架11所在的水平面上，而所述承压杆14的顶端沿所述第二圆弧面31的方向伸出，所述承压杆14可以用于与所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的底端面抵接配合，以对所述船舶尾柱6的圆锥体外壳61的底面形成支撑。

下面以一个具体应用实例对上述的船舶尾柱6装焊装置做具体说明。在该应用实施中，所述船舶尾柱6装焊装置的结构如图2所示，其中：

所述机架1是由直径为102mm、壁厚为2mm的q235以上钢管相互焊接而成的呈等腰梯形的双层框架结构。所述机架1的上层框111与下层框112均是由横向和纵向分别设置的钢管焊接而成，其中横向设置有4根长度分别为2300mm和1800mm的钢管，以及6根长度为1200mm的钢管；纵向设置有4根长度为1450mm的钢管、2根长度为1648mm的钢管、4根长度为1542mm的钢管。对应的所述机架1的支撑杆113分别由13根长度为450mm的钢管与所述上层框111、所述下层框112相互垂直焊接。所述承压杆14为长度为800mm且同规格的钢管。

所述斜撑13为由四根长度为1251mm的钢管分别焊接成两组对称的v形结构，所述第一立杆22和所述第二立杆32分别由长度为1432mm的钢管和长度为1458mm的钢管与所述机架1焊接而成。所述斜撑13分别与所述机架1、所述第一立杆22、所述第二立杆32焊接。所述斜撑13与所述第一立杆22、所述第二立杆32之间的夹角为31°。

所述第一支撑板23与所述第二支撑板33由半径分别为1096mm和616mm，板厚均为10mm的钢板分别置于所述斜撑13的支撑内侧边缘相固定且又分别与所述等腰梯形支架11的上底端、下底端固定，而所述第一支撑板23的第一圆弧面21与所述第二支撑板33的第二圆弧面31的自由边倒角半径均为2mm。

所述固定架12为由4根长度为240mm的80mm×50mm×10mm的不等边角钢焊接而成的形似160mm×50mm×10mm的槽钢。所述固定架12的底板122为160mm×150mm×10mm的长方体钢板。所述限位环为140mm×140mm×10mm且几何中心带有圆孔的正方体钢板。

所述顶升装置4为16吨的国标液压千斤顶，该千斤顶的油缸外圆直径与所述限位环相匹配。

所述吊耳5至少为4个厚度均为16mm的“c5t”型吊耳5。

上述装置中的各部位的材质均采用q235或以上的钢管。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。