船体曲面外板纵骨的排布方法与流程

本发明涉及一种船体曲面外板纵骨的排布方法。

背景技术：

目前，对于船体曲面外板上纵骨的排布方法主流有两种：直线法和折线法。在现有技术中，如图1、图2、图3和图4所示，图1为在船体的中部用与船长垂直的平面剖切船体得到的横剖面，直线法是用垂直于船体中横剖面，且与水平面成一定夹角的平面剖切船体，该平面与船体外板2’的交线，亦称外板纵骨轨迹线11’，外板纵骨轨迹线11’在船体肋骨的型线图上的投影为直线，外板纵骨1’即沿该直线排布。折线法是直线法的延伸，用两个或两个以上的垂直于中横剖面，且与水平面成不同夹角的平面剖切船体，这些平面与船体外板2’的交线在船体肋骨的型线图上的投影成折线形式。直线法比较适合于外板平直区域或曲度变化不大的区域，对于曲度变化较大的首尾区域，则必须使用折线法。

虽然直线法或折线法得出的外板纵骨轨迹线11’，在船体肋骨的型线图上的投影均为直线段，但这并不意味着外板纵骨1’的腹板12’也在上述剖切船体的平面内。这是因为在船体肋骨的型线图中，自外板肋骨线21’与外板纵骨轨迹线11’的交点作该外板肋骨线21’的切线，该切线与外板纵骨轨迹线11’的交角不一定满足协同结构规范(即：hcsr规范)不小于75°的要求，外板纵骨1’的腹板12’不可能与外板纵骨轨迹线11’在同一平面内。排布外板纵骨1’时，其出发点之一是使腹板12’与所在位置的外板肋骨线21’尽量成直角。直线法的缺点是使用范围比较窄；折线法的缺点是：在外板纵骨1’折弯处，因前后两段外板纵骨1’扭转角度不一样，导致前后两段外板纵骨1’在折点处相互错开，产生剪刀现象。若前后两段外板纵骨1’在与折角点相邻的两个强框架上的相对扭转角度大于或等于15°时，为避免这两段外板纵骨1’的腹板12’和面板相交过长，则在折点处需设置一个三角板以连接前后两段外板纵骨1’。如果一根外板纵骨1’存在多个在两个相邻强框上的相对扭转角度大于或等于15°的情况，则就需要设置相应数量的三角板。增加这些连接外板纵骨1’的三角板，降低了船厂的生产效率。况且这些三角板制做时需放一定的余量，待现场装配时再修割实配，因此又增加了大量的现场实配工作量，施工工人很有意见。

另外，采用直线法或折线法排布外板纵骨1’时，外板肋骨线21’上的外板纵骨1’间距(两外板纵骨1’间的外板肋骨线21’舷长)是不相等的。根据协同结构规范，考量外板纵骨1’的强度有两个重要技术指标，一个是腹板12’的剖面面积，另一个是外板纵骨1’的剖面模数，这两个指标均与外板纵骨1’间距成正比关系。因此，在对某根外板纵骨1’做强度计算时，应选定间距最大值做为该外板纵骨1’的计算间距，求取上述两个技术指标的值，并与拟选用外板纵骨1’的实际值进行比较，以判断是否满足规范要求。由于强度计算时需要选取外板纵骨1’间距的最大值，因此，选取的外板纵骨1’尺寸在间距小的位置，强度冗余过大，不够经济，也增加了船体的自重，相应地载货量也小了。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有船体曲面外板的纵骨排布效率低，增加结构重量等缺陷，提供一种船体曲面外板纵骨的排布方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种船体曲面外板纵骨的排布方法，其特点在于，其包括以下步骤：

步骤1、选定一纵向主要构件；

步骤2、以所述纵向主要构件为基准分别向其两侧按照等弧长划分船体肋骨并形成若干个纵骨轨迹线；

步骤3、根据所述纵骨轨迹线安装外板纵骨，且所述外板纵骨的腹板与外板之间的夹角不小于75度，所述外板纵骨的扭转角度不超过1度/米。

较佳地，在步骤1中，所述纵向主要构件为纵桁或者纵舱壁。

较佳地，在步骤2中，若干个所述船体肋骨均与所述纵向主要构件之间交叉相连接，所述弧长的长度为l；

在每一所述船体肋骨上沿所述纵向主要构件的同一侧取一第一纵骨点，所述第一纵骨点与所述纵向主要构件之间的所述船体肋骨的长度为l，若干个所述第一纵骨点之间的连线形成有其中第一条所述纵骨轨迹线s1；

在每一所述船体肋骨上沿所述纵骨轨迹线s1的同一侧取一第二纵骨点，所述第二纵骨点与所述其中一条所述纵骨轨迹线s1之间的所述船体肋骨的长度为l，若干个所述第二纵骨点之间的连线形成有其中第二条所述纵骨轨迹线s2；

依次循环，在每一所述船体肋骨上取一第n纵骨点，所述第n纵骨点与相邻所述纵骨轨迹线之间的所述船体肋骨的长度为l，若干个所述第n纵骨点之间的连线形成有其中第n条所述纵骨轨迹线sn，n为大于或等于3的正整数。

较佳地，若干个所述纵骨轨迹线在所述船体肋骨的型线图和所述外板的展开图上均光顺。

较佳地，在步骤3中，所述外板纵骨与底边舱斜板之间存有间隙。

较佳地，在步骤3中，横向强框上设有切口，所述外板纵骨插入所述切口。

较佳地，所述外板纵骨包括有面板、腹板、若干个加强肘板，所述腹板的底部连接于所述外板，所述腹板的顶部连接于所述面板，所述加强肘板连接于所述面板、所述腹板、所述外板。

较佳地，在步骤3中，沿所述腹板的长度方向上所述腹板的弯曲角度为所述外板纵骨的扭转角度，所述腹板的弯曲角度不超过1度/米。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的船体曲面外板纵骨的排布方法，外板纵骨没有弯折，纵骨轨迹线没有尖点，有利于力的有效传递，且无需过渡三角板，省去了现场修割实配时间，提高了生产效率；同时，外板纵骨之间间距相等，尺寸比较经济，既节省了材料费用，又减轻了船舶自重，且满足规范要求。

附图说明

图1为现有技术的船体的内部结构示意图。

图2为现有技术的外板纵骨轨迹线及外板肋骨线的示意图。

图3为现有技术的外板纵骨及外板肋骨线的示意图。

图4为现有技术的船体的外板纵骨的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的船体曲面外板纵骨的排布方法的流程图。

图6为本发明较佳实施例的船体的部分内部结构示意图。

图7为本发明较佳实施例的外板肋骨线及舷侧纵桁的示意图。

图8为本发明较佳实施例的船体曲面外板型线图。

附图标记说明：

外板纵骨1’，外板纵骨轨迹线11’，腹板12’

船体外板2’，外板肋骨线21’

外板纵骨1，纵骨轨迹线11，第一纵骨点111，第二纵骨点112

腹板12，面板13

外板2，船体肋骨21

舷侧纵桁3

底边舱斜板4，底边舱斜板轨迹线41

具体实施方式

下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

在对船体曲面外板纵骨排布之前，需要先分析外板的曲度变化情况。对于一般民用船舶，由于机舱布置在尾部，螺旋桨安装在船尾，因此尾部的线型变化比首部的要大得多，亦即外板的曲度变化尾部比首部大得多。就首、尾的肋骨线型来说，尾部肋骨线是下部比上部变化大，而首部的肋骨线则是上下变化都比较平缓。本发明的船体曲面外板纵骨的排布方法就以尾部区域的曲面外板纵骨排布为例，首部区域曲面外板纵骨排布也可参照本发明的船体曲面外板纵骨的排布方法进行操作。

如图5、图6、图7和图8所示，本发明的船体曲面外板纵骨的排布方法，其包括如下步骤：

步骤101、选定一纵向主要构件。

在该步骤中，对于船体的尾部区域，曲面外板纵骨排布主要是指尾货舱及其前后区域。自机舱至船尾的曲面外板，其上的结构主要是横骨架式，横骨架式的主要结构为船体肋骨21，只有顶部一小块区域是纵骨架式，纵骨架式区域的外板曲度也不大。根据船体肋骨21的肋骨型线图，在肋骨型线图中绘制主要构件的轨迹线，将尾部曲面外板上的主要构件反映到肋骨型线图上。

其中，选定的纵向主要构件可以为纵桁或者纵舱壁。纵向主要构件的位置是固定的，不能随意变更。在尾货舱区域的底边舱斜板4扁而高，为了增加底边舱斜板4的侧向强度，大约在高度中间位置会增加一根舷侧纵桁3。可以选择舷侧纵桁3为参照对象进行外板纵骨1的排布。

步骤102、以纵向主要构件为基准分别向其两侧按照等弧长划分船体肋骨21并形成若干个纵骨轨迹线11。

在该步骤中，若干个船体肋骨21均与舷侧纵桁3之间交叉相连接，弧长的长度为l。在每一船体肋骨21上沿舷侧纵桁3的同一侧取一第一纵骨点111，第一纵骨点111与舷侧纵桁3之间的船体肋骨21的长度为l，若干个第一纵骨点111之间的连线形成有其中第一条纵骨轨迹线11；在每一船体肋骨21上沿第一条纵骨轨迹线11的同一侧取一第二纵骨点112，第二纵骨点112与其中第一条纵骨轨迹线11之间的船体肋骨21的长度为l，若干个第二纵骨点112之间的连线形成有其中第二条纵骨轨迹线11；依次循环，在每一船体肋骨21上取一第n纵骨点，第n纵骨点与相邻纵骨轨迹线11之间的船体肋骨21的长度为l，若干个第n纵骨点之间的连线形成有其中第n条纵骨轨迹线11，n为大于或等于3的正整数。从而可以在外板2上得到一系列的纵骨轨迹线11。

根据协同结构规范规定，连续的外板纵骨1可以相当的程度参加船体梁总纵弯曲。因此，若干个纵骨轨迹线11在船体肋骨21的型线图和外板2的展开图上均需要光顺。如果存在明显不光顺情况，则必须回到肋骨型线图中手工调整纵骨轨迹线11，直到该纵骨轨迹线11在船体肋骨21的型线图和外板2的展开图上均光顺为止。

步骤103、根据纵骨轨迹线11安装外板纵骨1，且外板纵骨1的腹板12与外板2之间的夹角不小于75度，外板纵骨1的扭转角度不超过1度/米。

外板纵骨1包括有面板13、腹板12、若干个加强肘板(图中未示出)，腹板12的底部连接于外板2，腹板12的顶部连接于面板13，加强肘板连接于面板13、腹板12、外板2，加强外板纵骨1的结构强度。

根据协同结构规范的要求，在横剖面图中，腹板12与外板2的交角不得小于75度，也就是腹板12与船体肋骨21之间的交角也不小于75度。由于曲面有线型变化，为保证腹板12与外板2交角不小于75度，外板纵骨1需要进行扭曲。沿腹板12的长度方向上腹板12的弯曲角度为外板纵骨1的扭转角度。

为了保证腹板12的弯曲角度不超过1度/米。可以利用横向强框来扭转外板纵骨1，是因为横向强框是板架结构，一般为钢板加装加强筋，横向强框上可以设有切口，外板纵骨1插入切口，即腹板12插入切口并与横向强框固定连接，利用切口的角度和方向来控制外板纵骨1的角度。保证两个横向强框之间腹板12的相对扭转角度不大于1度/米。

从工艺性方面考虑，如可装配，可焊接和可清理等，根据纵骨轨迹线11安装外板纵骨1时需要确定中止位置。底边舱斜板4与外板2之间的交线形成有底边舱斜板轨迹线41，在底边舱斜板轨迹线41的部位是尖的，因此，外板纵骨1与底边舱斜板4之间可以存有间隙，最上面的外板纵骨1不能布置得太高，太高了不仅会与底边舱斜板4上的纵骨相碰，也不能施工，为了防止外板纵骨1过高而影响施工，外板纵骨1与底边舱斜板轨迹线41应有一定的距离。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。