防火门安装结构的制作方法

本发明涉及船舶及海洋工程领域，尤其涉及一种船舶及海洋工程装备上的防火门安装结构。

背景技术：

目前在船舶及海洋工程平台的建造中，钢质结构的防火门被广泛应用。

防火门通常分为A级和B级。A级防火要求的舱壁必须由钢质材料建造成气密闭舱壁。钢质结构防火门通常具有一个矩形的门框，需要在船舶或平台的舱壁上也开凿一个矩形的门孔来适应防火门的安装，在矩形的门孔四个角隅要开一个半径为13mm的止裂孔，用于防止由于舱壁角隅的应力集中而导致舱壁裂纹的延展。止裂孔在与门框装配焊接时，需要用焊肉完全熔透密封。钢质防火门通常采用门框和舱壁间焊接或螺栓安装。而舱壁上具有这种直角外形的止裂孔因在焊接时用焊肉密封，其非常容易形成开孔角隅的应力集中，即该止裂孔起的作用仅在于当舱壁裂开时，防止裂纹延展，而并不能起到减少和分散应力集中的作用。

在矩形开孔角隅处的焊接和应力集中会急剧降低舱壁的疲劳寿命，尤其在主要承重受力的舱壁上此种矛盾则更为显著。如何解决舱壁开孔和开孔角隅处应力集中之间的矛盾，是海洋平台建造过程中经常遇到的问题之一，也是每一座平台在建造中都必然会面对的问题。

目前已经使用的解决方案有以下两种方式：

第一种：采用增加附属门盒，在主承力舱壁上开凿具有倒角圆弧的矩形开孔，以适应结构强度的要求，但因防火门通常是由制造厂商采用标准的配置设计，因此该倒角圆弧的矩形开孔不能直接用于防火门的安装，而必须增加附属门盒，并在附属门盒上开凿适应防火门安装的矩形门孔。

因为附属门盒不属于主承力舱壁，仅用于防火门的安装。虽然其可有效地避免强度上的破坏，但焊接受限于空间，施工难度大，并且，这种安装形式改变了平台内部结构和防火门的布局，形式不美观、占用空间。对一些布置受限的位置，如逃生通道，走廊等区域，此种方案是不能被使用的。另外，门盒为达到密闭防火功能，其通常采用10mm厚的钢板围成，每个门盒的重量约是450kg，一座海洋平台的防火门开孔约是131个，如果采用增加门盒的方案，总增加重量就增加59吨，一方面会引起成本的浪费，另一方面，海洋平台对重量控制是有严格限制的，如此重量增加对平台的整体性能来讲，也是一种极大的损害。

第二种：如中国专利申请号为201120011330.2所公开的“一种半潜平台上船体防火门的安装门孔”所揭示的技术方案，即，扩大舱壁上防火门现有的矩形门孔，扩大之后在矩形门孔角隅增设倒角圆弧，该圆弧倒角的半径为150mm左右。

第二种方案虽然可以避免矩形门孔角隅的应力集中所引起的强度问题，但圆弧倒角的角隅仍然需要和门框进行角焊接，不利于舱壁结构疲劳寿命的提高。此外，因其扩大了矩形门孔的尺寸，已不能适应现有的防火门框直接焊接安装，需要对防火门框进行扩大改进，以弥补扩大的矩形门孔尺寸。但对防火门框进行的扩大改进存在一些缺陷，如下：第一，因为防火门框本身不属于结构件，其强度和厚度相对结构舱壁非常弱，通过扩大防火门框来弥补扩大的矩形门孔尺寸，对舱壁来讲是一种强度上的削弱，同时对防火门框本身的结构强度也是一种削弱，所以安装之后的门容易出现振颤的不利情况。第二，防火门对制造厂商来讲通常采用标准配置设计，如果船厂提出修改门框，制造厂商通常不愿意接受，或者会提出增加高额的附加费用，也因此，此种方案很少被船厂采用，实用性差。

以上钢质材料建造成的气密闭舱壁的防火门必须具有的矩形门孔与舱壁应力集中之间的矛盾，亟待有效解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的气密闭舱壁的防火门必须具有的矩形门孔与舱壁应力集中之间的矛盾，且现有方案对该矛盾的解决存在诸多弊端的技术问题，而提供一种防火门安装结构，可以有效解决此种矛盾和现有方案中所引起的弊端。

本发明提出一种防火门安装结构，用于船舶或海洋工程装备，所述防火门安装结构包括设置在所述船舶或海洋工程装备的舱壁上适于防火门框安装的矩形门孔，所述矩形门孔的四个角隅处分别设有一与所述矩形门孔直边不相切的弧形孔，所述弧形孔的任意两点之间的最大弦长大于等于50mm，所述矩形门孔的四个角隅处分别设有一用于封堵所述弧形孔的腹板，所述腹板贴在所述舱壁上并与所述防火门框连接。

所述的防火门安装结构，所述腹板具有一缺口，所述腹板在所述缺口处形成两直角边，在所述两直角边的相交处设有止裂孔。

所述的防火门安装结构，所述止裂孔的孔径为13mm~15mm。

所述的防火门安装结构，所述腹板的两直角边与所述防火门框完全贴合，且所述腹板的两直角边通过角焊焊接与所述防火门框连接，所述止裂孔位于所述防火门框的角隅处并用焊肉完全填充密封所述止裂孔。

所述的防火门安装结构，所述腹板为由一钢板削去一角形成所述缺口且具有平滑外周边的板状结构。

所述的防火门安装结构，所述钢板为矩形钢板，所述矩形钢板削去一角形成所述腹板，所述腹板未被切削的三个角隅处分别设有圆弧倒角。

所述的防火门安装结构，所述腹板与所述舱壁完全贴合，且所述腹板的外周边与所述舱壁焊接，所述腹板和所述弧形孔附近的舱壁自由贴合且所述腹板和所述弧形孔内周边的舱壁之间采用防火树脂密封。

所述的防火门安装结构，所述腹板与所述舱壁自由贴合的长度大于等于50mm。

所述的防火门安装结构，所述腹板的外周边与所述舱壁的焊接方式是连续角焊。

所述弧形孔为圆弧孔或椭圆形孔，所述圆弧孔的半径为25mm~150mm，所述椭圆形孔的长轴半径为30mm~155mm，短轴半径为25mm~150mm。

所述的防火门安装结构，所述圆弧孔的半径为30mm~50mm，所述腹板的厚度为6mm~10mm。

所述的防火门安装结构，所述防火门安装结构还包括所述防火门框和安装在所述防火门框上的门板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的防火门安装结构通过在矩形门孔的四个角隅处分别开设一弧形孔，该弧形孔的任意两点之间的最大弦长大于等于50mm，该弧形孔可有效避免由矩形门孔角隅所产生的应力集中和疲劳破坏，同时该弧形孔采用腹板进行封堵，可保证舱壁的结构防火和气密性。且本发明的防火门安装结构施工简单，操作性强，成本低。本发明有效解决了传统技术中存在的矩形门孔与舱壁承受应力集中之间的矛盾，且避开了现有方案对该矛盾的解决存在诸多弊端。

附图说明

图1为本发明的矩形门孔的结构示意图。

图2a为图1中C区的局部放大图。

图2b和图2c为矩形门孔角隅处的弧形孔为椭圆形孔的结构示意图。

图3为本发明防火门安装结构的示意图。

图4为本发明腹板的结构示意图。

图5为图3中A区的局部放大图。

图6为沿图5中截线B-B的截面示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

在船舶或海洋工程装备中，对舱壁的防火性能有一定的要求，其中，对于A级防火要求的舱壁必须是由钢质材料建造成气密闭舱壁。通常在舱壁上需开设供船员通行的防火门，该防火门通过防火门框安装至舱壁上，为了使防火门框安装至舱壁上，在舱壁上开设一矩形门孔，本发明提供一种防火门安装结构，该防火门安装结构能成功地将防火门安装至舱壁上，且能避免矩形门孔角隅处产生的应力集中而引起的舱壁强度和疲劳寿命降低的问题。

如图1和图2a所示，图1为本发明的矩形门孔的结构示意图，图2a为图1中C区的局部放大图。本发明的防火门安装结构包括设置在船舶或海洋工程装备的舱壁上适于防火门框安装的矩形门孔11，矩形门孔11的四个角隅处分别设有一与矩形门孔11的直边不相切的弧形孔111，该弧形孔111的任意两点之间的最大弦长大于等于50mm。该弧形孔111的两端点分别与矩形门孔11的相邻直边相连。

如图1和图2a所示，该弧形孔111为圆弧孔，该圆弧孔的半径R1为25~150mm。当该弧形孔111为圆弧孔时，该弧形孔111的任意两点之间的最大弦长即为该圆弧孔的直径。该圆弧孔具有一缺口，该缺口的两端与分别与矩形门孔11的相邻直边相连接。优选的，该圆弧孔的半径R1可为30mm~50mm。

在另一实施例中，如图2b和图2c所示，图2b和图2c为矩形门孔角隅处的弧形孔为椭圆形孔的结构示意图。该弧形孔111为椭圆形孔，该椭圆形孔的长轴半径为30mm~155mm，短轴半径为25mm~150mm。该椭圆形孔具有一缺口，该缺口的两端与分别与矩形门孔11的相邻直边相连接。该椭圆形孔长轴的相对于其缺口的布置方式可根据舱壁实际的应力分布情况进行调节，如图2b所示，该椭圆形孔的长轴与该缺口平行，如图2c所示，该椭圆形孔的长轴与该缺口相垂直。

此外，该防火门孔11的尺寸适合于制造厂商所生产的标准配置的防火门框，该防火门孔11并没有扩大原有的尺寸，对于现有制造厂商生产的防火门框可直接使用，而不必做尺寸上的改进，实用性强。如图3所示，图3为本发明防火门安装结构的示意图。该防火门安装结构还包括防火门框14和安装在防火门框14上的门板15。防火门框14安装在矩形门孔11内，在该矩形门孔11的四个角隅处分别设有一用于封堵弧形孔111的腹板12，腹板12贴在舱壁上并与防火门框14连接。

如图4所示，其为本发明腹板的结构示意图。该腹板12具有一缺口123，该腹板12在该缺口123处形成两直角边121、122，在直角边121和直角边122的相交处设有止裂孔125。该止裂孔125的半径可为13mm~15mm。

在图4中，直角边121和直角边122的长度相等，但并不限于此，该直角边121和直角边122的长度也可不等。

该腹板12可为由钢板削去一角形成上述缺口123且具有平滑外周边的板状结构，该钢板可为圆形、矩形或其他外周边平滑过渡的形状。优选地，该钢板为矩形钢板，该矩形钢板削去一角形成如图4所示形状的腹板12，该腹板12未被切削的其他三个角隅处分别设有圆弧倒角124。该圆弧倒角124的半径可为50mm。

如图4所示，该腹板12的厚度可为6mm~10mm。

如图5和图6所示，图5为图3中A区的局部放大图，图6为沿图5中截线B-B的截面示意图。腹板12贴在舱壁13的一侧，并且该腹板12与防火门框14连接，腹板12的两直角边121、122分别与防火门框14的两直角边141、142完全贴合，且采用角焊焊接将腹板12的两直角边121、122焊在防火门框14的两直角边141、142上，此处，该角焊焊接可为双面连接角焊。并在焊接时，将位于防火门框14的角隅处的止裂孔125用焊肉完全填充密封，藉此，实现舱壁的密封，并达到防火的要求。

腹板12的外周边焊接在舱壁13上，该焊接方式可为连续角焊。弧形孔111附近的舱壁与腹板12自由贴合，此处的“自由贴合”是指弧形孔111附近的舱壁与腹板12不焊接仅是贴合在一起，如图6所示，腹板12外周边距弧形孔111之间有一段长度为D的腹板没有与舱壁13焊接仅是贴合在一起，且腹板12与舱壁13自由贴合的长度D大于等于50mm。弧形孔111附近的舱壁与腹板12不焊接可有效缓解舱壁13矩形门孔11角隅处疲劳应力的集中，从而避免矩形门孔11角隅处的强度破坏。

为避免弧形孔111与腹板12间的不焊接所产生的缝隙而导致的涂装和腐蚀问题，弧形孔111的内周边与腹板12之间采用防火树脂16密封，由此还可进一步地起到防火的功用。

本发明的防火门安装结构可通过以下方式安装在船舶或海洋工程装备的舱壁上：

根据防火门框的大小在舱壁上开凿一矩形门孔；

在矩形门孔的四个角隅处分别开凿一弧形孔，弧形孔111的任意两点之间的最大弦长大于等于50mm；

将防火门框同所述舱壁的矩形门孔进行焊接安装，且安装时，仅将所述矩形门孔的直边与防火门框进行焊接，矩形门孔的四个角隅的圆弧孔不焊接；

在防火门框的四个角隅处分别贴合一腹板使腹板封堵圆弧孔，腹板的外周边焊接在舱壁上，腹板的内侧边与所述防火门框贴合并焊接；以及将防火门安装在防火门框上。

应注意的是：在腹板与防火门框焊接时用焊肉填充密封腹板上的止裂孔。并且在完成腹板焊接后，在腹板和圆弧孔内周边的舱壁之间采用防火树脂密封。

上述弧形孔为圆弧孔或椭圆形孔，所述圆弧孔的半径为25mm~150mm，所述椭圆形孔的长轴半径为30mm~155mm，短轴半径为25mm~150mm。

本发明的防火门安装结构在矩形门孔的四个角隅处分别开设一弧形孔，该弧形孔的任意两点之间的最大弦长大于等于50mm该圆弧孔可有效避免由矩形门孔角隅所产生的应力集中和疲劳破坏，同时该圆弧孔采用腹板进行封堵，可保证舱壁的结构防火和气密性。且本发明的防火门安装结构施工简单，操作性强，成本低。

同时，弧形孔周边（即，弧形孔附近）的舱壁与腹板不发生焊接，因此可进一步避免由焊接所引起的疲劳而使寿命缩短。

此外，本发明的腹板采用无棱角（即，具有平滑的外周边）的板状结构，可避免应力集中及实现光滑焊接。

在上述实施例中，圆弧孔的半径为25mm~150mm，但并不限于此，在满足舱壁强度分析的情况下是可变动的。此外，为适应圆弧孔的变化，用于封堵圆弧孔的腹板尺寸也可做相应的变化。同理，椭圆形孔的长轴半径和短轴半径尺寸也是可变化的。

以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。