一种船舶龙骨结构及龙骨制作方法与流程

本发明涉及船舶结构，特别是涉及一种船舶龙骨的结构以及制作龙骨的方法。

背景技术：

龙骨是在船体的基底中央连接船首柱和船尾柱的一个纵向构件，它位于船的底部，主要作用在于承重，特别是承受船体的纵向弯曲力矩，保证船舶结构强度，除此之外还有稳定船体和提高船体在水中的并联阻抗的作用。

现有的船舶，特别是风帆船的龙骨为箱形结构，设置于整船基线以下。为了提高船舶龙骨的承重能力和稳定性，可以对船舶的龙骨进行灌铅，但风帆船的结构较为细长，且灌铅后的重量较高，导致龙骨制作的精度要求极高，同时，按照目前金属的浇铸方法进行灌铅又难以保证灌铅后龙骨的密实度，再者，灌铅需要特定的熔铅设备，这些设备复杂、大型而又极为昂贵。这些导致了龙骨灌铅工作的难度高，质量却又无法保证的问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种船舶的龙骨结构以及制作龙骨的方法，以提高龙骨的制作精度和灌铅密实度。

本发明所述的船舶龙骨结构，包括多段首尾连接的龙骨分段，每段龙骨分段均包括上部的顶板、底部的底板，以及中部的隔板和腹板，顶板和底板水平设置，两者间间隔地装有多块隔板，隔板垂直设置且板面平面与龙骨分段的首尾方向相垂直，腹板同时垂直于顶板和隔板；顶板、底板、隔板和腹板围成放置铅块的放置箱，龙骨分段的全部或部分放置箱内设有铅块。

本发明所述的龙骨制作方法，包括以下步骤：

A、制作龙骨分段的骨架，龙骨分段包括上部的顶板、底部的底板，以及中部的隔板和腹板，顶板、底板、隔板和腹板围成放置铅块的放置箱；

B、向龙骨分段的放置箱内灌铅；

C、将灌铅后的龙骨分段按照顺序进行分段合拢；

D、对合拢后的龙骨分段的合拢口进行灌铅；

E、灌铅完成后安装侧板。

本发明所述的船舶龙骨结构及龙骨制作方法，龙骨结构采用箱形龙骨，且为分段制作，其中顶板、底板、隔板和腹板围成了一个可放置物品的箱体，即为放置箱，待龙骨的骨架完成后，再对放置箱内灌铅。通过该结构的龙骨和制作龙骨的方法，可以提高龙骨的制作精度和灌铅密实度，同时保证前后分段龙骨的安装对合精度，提高整船龙骨的直线度及精度，且有效保证后续较准确计算龙骨的重量重心，进而提高本船的航行稳性。

附图说明

图1是船舶龙骨结构在船舶上的的安装位置示意图。

图2是船舶龙骨结构的结构示意图。

图3是工装架的结构示意图。

图4、5是龙骨分段焊接时的点焊顺序示意图。

图6是龙骨分段灌铅的操作示意图。

具体实施方式

一种船舶龙骨结构，包括多段首尾连接的龙骨分段10，每段龙骨分段均包括上部的顶板1、底部的底板2，以及中部的隔板3和腹板4，顶板和底板水平设置，两者间间隔地装有多块隔板，隔板垂直设置且板面平面与龙骨分段的首尾方向相垂直，腹板同时垂直于顶板和隔板；顶板、底板、隔板和腹板围成放置铅块的放置箱6，龙骨分段的全部或部分放置箱内设有铅块（未图示）。通过该结构的龙骨和制作龙骨的方法，可以提高龙骨的制作精度和灌铅密实度，同时保证前后分段龙骨的安装对合精度，提高整船龙骨的直线度及精度，且有效保证后续较准确计算龙骨的重量重心，进而提高本船的航行稳性。

所述的船舶龙骨结构，有垂直于顶板1设置的垫板5，垫板的板面中部与隔板3的外侧边相连接；有封闭龙骨分段10侧面的侧板（未图示），侧板的板面覆盖于相邻的垫板上，并将放置箱6以及其内的铅块封盖于其内。垫板一方面可以用于进一步加强顶板、隔板和底板的连接强度，另一方面将其中部与隔板连接，使得垫板的两侧向放置箱开口的方向延伸，从而便于后续灌铅的操作；而侧板的设置则可以将铅块封盖于放置箱内部，保证结构强度。

所述的船舶龙骨结构，龙骨分段10朝向船艏一端的高度低于朝向船艉一端的高度；船舶龙骨中间的龙骨分段的所有放置箱6内均设有铅块，艏艉两侧的龙骨分段的部分放置箱内设有铅块。龙骨分段的首尾两端可以一样高，也可以按照船舶的实际需要而设置不同高度，而因为船舶一般都是船艏底部的高度较高，故而将该端的龙骨设置为高度低于船艉一端，可以更好地适应船舶结构；同样地，龙骨内若干放置箱内可以视情况需要而设置铅块的数量，而适应不同船舶的使用需要。

一种龙骨制作方法，包括以下步骤：

A、制作龙骨分段的骨架，龙骨分段包括上部的顶板、底部的底板，以及中部的隔板和腹板，顶板、底板、隔板和腹板围成放置铅块的放置箱；

B、向龙骨分段的放置箱内灌铅；

C、将灌铅后的龙骨分段按照顺序进行分段合拢；

D、对合拢后的龙骨分段的合拢口进行灌铅；

E、灌铅完成后安装侧板。

该种龙骨制作方法简单易行，既可以提高龙骨的制作精度和灌铅密实度，又可以提高分段龙骨的安装对合精度和制作质量。

如图3所示，所述的龙骨制作方法，在制作龙骨分段的骨架前，先制作用于制作龙骨分段的工装架，该工装架包括两条平行放置的底梁7，底梁上间隔地设置有若干个门架，每个门架均包括两条分别垂直设置于两底梁上的立柱8，和连接两条立柱顶部的横梁9。工装架结构简单，易于制作，其上只有横梁与龙骨分段的顶板或底板接触，可便于工人进行操作。

所述的龙骨制作方法，步骤A包括以下步骤：

A1、将顶板放置并固定在工装架上，具体为将顶板通过点焊固定于工装架上；

A2、在顶板上焊接隔板、腹板和垫板，焊接前先进行点焊固定，点焊顺序为先焊接隔板与腹板连接处的中部，然后焊接隔板、腹板和顶板的连接处，接着焊接隔板与顶板连接处的中部，再焊接隔板与垫板连接处的中部，最后焊接垫板与顶板连接处的外侧，如图4上的点A-E顺序所示，待点焊固定完成后再进行焊接；

A3、隔板、腹板和垫板焊接完成后，对龙骨分段进行火工处理；火工位置为松骨处，即顶板与隔板、腹板和垫板连接处的背面；

A4、将顶板从工装架上松开并取下，然后将底板放置在工装架上，再将已与顶板焊接的隔板、腹板和垫板对应放置于底板上；

A5、将底板与隔板、腹板和垫板焊接固定，焊接前先进行点焊固定，点焊顺序先焊接隔板、腹板和底板的连接处，然后焊接隔板与底板连接处的中部，再焊接垫板与底板连接处的外侧，如图5上的点F-H顺序所示，待点焊固定完成后再进行焊接。

该方法为龙骨分段板材的焊接工程，在顶板放置上工装架时，必须将其平直无线型的一面朝上，以保证龙骨质量和后续的焊接工作；而在焊接板材时则需要先进行点焊定位，以保证安装精度，此过程中还需要调整各板材的水平度和连接精度，并确保顶板或底板与工装架严格贴合；点焊时，按照先立角焊再平角焊的原则，形成图示的A-H焊点；隔板、腹板和垫板焊接完成后，还需要进行火工处理，以释放焊接应力；在焊接完成后，还应该进行完整性检验，并检查整体的直线度。通过该方法，可以制作出高精度的龙骨结构，且其操作过程方便、准确，易于控制。

所述的龙骨制作方法，龙骨分段的焊接采用分段退焊，并由双数焊工在龙骨分段的两侧进行同时操作的对称焊接。因板材的焊缝较长，故而一方面采用分段退焊，一方面采用对称焊接，从而有效减少焊接变形，提高焊接质量。

所述的龙骨制作方法，在对龙骨分段进行灌铅时，包括以下步骤：

B1、将龙骨分段侧向放置，使放置箱朝向；

B2、对龙骨分段从底部进行预热，如图6所示，箭头所示为加热效果；预热温度为100℃；

B3、对龙骨分段的多个放置箱进行灌铅；灌铅时先对部分间隔的放置箱进行灌铅，然后再对已灌的放置箱之间的放置箱进行灌铅，如图6所示，依次对附图标号①、②的放置箱进行灌铅；灌铅前，需要先将铅加热至360℃，然后进行排渣处理，接着在355℃出炉，再在340℃时进行灌铅操作；另外，灌铅过程从开始到结束采用由快到慢逐步减缓灌铅速度；

B4、铅液浇铸至焊接垫板平齐时，停止浇铸并清理液面的浮渣；

B5、通过保温使铅液的冷却由下往上的顺序进行，铅液温度降到310℃时补充铅液进行补缩，补充铅液过程中，补充铅液在氧化层下面进行；

B6、待龙骨分段的一面灌铅完成后，反身再对另一面进行灌铅，灌铅过程重复上述B2-B5步骤。

第一，为了防止龙骨变形，灌铅前需对工件进行预热，预热至100℃左右之后，再对龙骨结构逐格地进行灌铅，灌铅时不宜超过焊接垫板上沿，以防止无法盖侧板；同时，均匀预热可以避免龙骨在灌铅过程中由于温度变化不均导致的较大挠曲变形；灌铅过程中应尽量避免铅水温度下降过快而导致灌铅不均匀。第二，铅加热熔化温度到达360℃左右进行排渣，355℃出炉，340℃左右进行灌铅，浇铸过程适当控制流量，先快后慢，边浇铸边清理氧化渣及杂质由于铅冷却过程中收缩系数比较大，灌铅过程中要不断进行补缩。第三，铅液需要进行保温与补缩：铅液浇铸至焊接垫板平齐时，停止浇铸迅速清理液面的浮渣。通过保温使铅液的冷却由下往上的顺序进行，铅液温度降到310℃左右及时开始不断补充铅液补缩；补充铅液过程中，为了使浇铸面的平整，液面上形成的氧化层不要破坏，补充铅液在氧化层下面进行，保证最终铅面平整以及铅体的密实度。第四，龙骨的一面浇铸完成后，反身再对另一面进行预热至约100℃后再对龙骨结构每隔一档交替地进行浇铸灌铅。第五，箱形龙骨结构灌铅后的整体线型数据以±6mm的偏差为标准 值，并做好龙骨挠度与中心线偏差数据记录。由此提高龙骨的制作精度和灌铅密实度。

所述的龙骨制作方法，在对龙骨分段的合拢口进行灌铅时，预先按照合拢口的尺寸浇铸制作铅块；待龙骨分段合拢连接后，再将预先制作的铅块放入合拢口内固定。由于龙骨分段合拢一般都是在工厂内进行，而灌铅并不在分段合拢场地，因此合拢口处的龙骨一段无法浇铸，故而需在铸造厂车间内按照合拢口的实际尺寸先浇铸成铅块，然后在运至现场吊装到位。铅块的两侧可以多铸一个小吊耳，合拢口处的龙骨顶板、底板、腹板先安装焊接，待铅模安装完成后再盖两侧板，铅模安装出现偏差时采用火烤对铅模进行微调重塑再安装。该方法可以提高龙骨制作的便利性，以更适应制作场地的限制和现场制作需求。