船舶桁材腹板结构及船舶结构的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶桁材腹板结构及船舶结构。

背景技术：

船舶用的桁材腹板1′由于其需要减重和穿设各种舾装件(如管子或电缆等设备)，因此需要开设各种孔来满足要求。如图1和图2所示，现有的桁材腹板1′上通常分别开设贯穿孔11′和舾装孔12′，一般贯穿孔11′较小，贯穿孔11′的一边与穿过的骨材4′紧贴，贯穿孔11′的另一边一般距骨材4′不超过100毫米，贯穿孔11′的一端与带板2′接触，另一端向桁材腹板1′内部延伸设置，贯穿孔11′的高度一般为骨材4′高度加35毫米。

同时在桁材腹板1′上开设减轻孔12′或舾装孔12′时，减轻孔12′与贯穿孔11′的第一孔边距离s1和舾装孔12′与贯穿孔11′的第二孔边距离s2均不能过小，否则不满足强度要求，也无法安装补板5′。当桁材腹板1′上开设舾装孔12′时，对于舾装孔12′的开孔高度h′，当舾装孔12′较宽时，骨材4′最低点以下的开孔高度为有效利用高度，为了舾装件向两边转弯时不会碰到骨材4′，减轻孔12′或舾装孔12′的上端一般会比骨材4′最低点更低，即存在高度差a。

为了满足强度要求，舾装孔12′的边缘与桁材面板3′之间的预留距离d′不能太小，否则桁材腹板1′强度受到明显削弱，导致可利用高度较小。减轻孔12′或舾装孔12′的开孔宽度b′亦受到一定限制。需要开设较大的减轻孔12′或舾装孔12′时，对桁材腹板结构的强度削弱过大，安装补板5′也比较困难和复杂，因此允许开设的最大尺寸孔相对较小。同理，开设减轻孔12′时，虽不存在开孔的有效利用高度限制，但总的开孔面积大小依然受到较大的限制，不能充分发挥减轻作用。当贯穿孔11′尺寸较小时，贯穿孔11′边缘的圆弧半径r′也小，贯穿孔11′边存在较多直角，贯穿孔11′边应力集中点多，应力集中系数较高(特别是直角位置)。且由于贯穿孔11′、舾装孔12′和减轻孔12′同时开设，开孔数量多，应力集中点更多，影响桁材腹板结构强度及抗疲劳能力，不利于桁材腹板结构的安全性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种船舶桁材腹板结构及船舶结构，以解决现有的桁材腹板结构上开孔较多，以及贯穿孔尺寸较小带来的应力集中点多，影响桁材腹板结构的强度和安全性的技术问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明提供了一种船舶桁材腹板结构，包括腹板和骨材，所述腹板的一侧连接带板，另一侧连接桁材面板，所述腹板上开设有通孔，所述骨材穿过所述通孔设置，所述骨材的一端与所述带板接触，且所述骨材的一侧面与所述通孔的内壁接触。

进一步地，所述通孔的一边从所述带板与所述骨材相交处开始，贴合所述骨材且沿所述腹板的宽度方向开设，经过数段直线段和圆弧后，返回到所述带板处。

进一步地，所述通孔的一边从所述带板与所述骨材相交处开始，贴合所述骨材且沿所述腹板的宽度方向开设，经过数段直线段和圆弧后，返回到所述骨材处，再沿所述骨材返回到所述带板处。

进一步地，所述通孔的直线段之间采用圆弧过渡。

进一步地，所述骨材远离所述带板的一端与所述通孔远离所述带板的一侧之间的距离为可利用高度h，所述可利用高度h大于35mm。

进一步地，所述通孔中部两直线段之间的距离为开孔宽度b，所述开孔宽度b的范围为200mm-800mm。

进一步地，所述通孔在所述带板处的两端点之间的距离小于所述通孔中部两直线段之间的距离。

进一步地，所述骨材垂直于所述腹板设置。

进一步地，所述腹板为铝合金或钢制备的结构，所述骨材为扁钢、角钢或球扁钢制备的结构。

本发明还提供了一种船舶结构，包括上述任一项技术方案所述的船舶桁材腹板结构。

与现有技术相比，本发明提供的船舶桁材腹板结构，包括腹板和骨材，腹板的一侧为带板，另一侧为桁材面板，腹板上自带板开设有通孔，骨材垂直于腹板穿过通孔设置，骨材的一端与带板接触，且骨材的一侧面与通孔的内壁接触。本发明的船舶桁材腹板结构使得减轻孔或舾装孔与贯穿孔共用同一个通孔，可以在不影响腹板强度和不增加应力集中点的情况下，使得总的开孔面积更大，腹板结构的重量减轻效果更明显，有利于降低空船重心；可利用的开孔尺寸更大，特别是高度，可以通过更多、更大的管子或电缆等舾装件；减少了开孔数量，减少了应力集中点，减少了疲劳源，有利于提高结构抗疲劳能力。

附图说明

图1为现有技术中的船舶桁材腹板结构的结构示意图一；

图2为现有技术中的船舶桁材腹板结构的结构示意图二；

图3为本发明实施例一中的船舶桁材腹板结构的结构示意图；

图4为本发明实施例二中的船舶桁材腹板结构的结构示意图。

附图标记：

h′-开孔高度；d′-预留距离；b′-开孔宽度；r′-圆弧半径；s1-第一孔边距离；s2-第二孔边距离；a-高度差；1′-桁材腹板；11′-贯穿孔；12′-舾装孔、减轻孔；2′-带板；3′-桁材面板；4′-骨材；5′-补板；

1-腹板；11-通孔；2-带板；3-桁材面板；4-骨材；h-可利用高度；h-总开孔高度；b-开孔宽度；d-预留距离；r-圆弧半径。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种船舶桁材腹板结构，适用于船舶上层建筑结构，特别是客船、客滚船及滚装船，在船舶重心以上的位置采用本设计，有利于降低空船重心。如图3所示，该船舶桁材腹板结构包括腹板1和骨材4，腹板1的一侧连接带板2，另一侧连接桁材面板3，腹板1上自带板2开设有通孔11，骨材4垂直于腹板1穿过通孔11设置，骨材4的一端与带板2接触，且骨材4的一侧面与通孔11的内壁接触。本实施例的船舶桁材腹板结构使得减轻孔或舾装孔与贯穿孔共用同一个通孔11，可以在不影响腹板1强度和不增加应力集中点的情况下，使得总的开孔面积更大，桁材腹板结构的重量减轻效果更明显，有利于降低空船重心；可利用的开孔尺寸更大，特别是高度，可以通过更多、更大的管子或电缆等舾装件；减少了开孔数量，减少了应力集中点，减少了疲劳源，有利于提高结构抗疲劳能力。

在本实施例中，腹板1为铝合金或钢制备的结构，骨材4为扁钢、角钢或球扁钢制备的结构，这种材质的腹板1和骨材4的强度可靠。通孔11的一边从带板2与骨材4相交处开始，贴合骨材4且沿腹板1的宽度方向开设，经过数段直线段和圆弧后，返回到带板2处。其中，通孔11的直线段之间采用圆弧过渡。因为只开设一个通孔11，不存在现有技术中的高度差a，因此，整个通孔11可开设的面积增大，圆弧的半径增大，减少了开孔数量和应力集中点，保证了桁材腹板结构的强度。通孔11在带板2处的两端点之间的距离小于通孔11中部两直线段之间的距离，在腹板1靠近带板2处形成一个强度逐步弱化的软趾来与带板2相连接。降低应力集中，提高结构强度及抗疲劳能力，半径数值越大，效果越好。

其中，骨材4远离带板2的一端与通孔11远离带板2的一侧之间的距离为可利用高度h，可利用高度h的大小一般可从几十毫米到几百毫米，具体可根据腹板1及骨材4的大小及需要而定，一般可利用高度h远大于35毫米。通孔11中部两直线段之间的距离为开孔宽度b，开孔宽度b的范围为200mm-800mm。通孔11自带板2处到骨材4远离带板2的一端之间的距离为总开孔高度h，通孔11的圆弧半径为r，半径r数值越大，效果越好。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，如图4所示，通孔11的一边从带板2与骨材4相交处开始，贴合骨材4且沿腹板1的宽度方向开设，经过数段直线段和圆弧后，返回到骨材4处，再沿骨材4返回到带板2处。这种结构使得骨材4穿过处的孔的形状与骨材4结构贴合，连接更稳定，且在不增加应力集中点的情况下，适当缩小了一些开孔面积，提高了桁材腹板结构的强度，但同时减重效果稍微降低。

本发明还提供了一种船舶结构，包括实施例一或者实施例二提供的船舶桁材腹板结构。

实施例一或实施例二提供的桁材腹板结构上总的开孔面积更大，重量减轻效果更明显；可利用的开孔尺寸更大，特别是可利用高度h，可以通过更多、更大的管子或电缆等舾装件；相同开孔面积或相同开孔高度情况下，不会存在现有技术中的高度差a，通孔11下边缘距离桁材面板3的预留距离d更大，由于桁材面板3为弯曲应力的高应力区，这样通孔11边缘更加远离高应力区，桁材腹板结构的弯曲强度及刚度更大；通孔11的圆弧部分的半径可以做得更大，降低了应力集中；减少了开孔数量，减少了应力集中点，减少了疲劳源，有利于提高桁材腹板结构的抗疲劳能力；在船舶重心以上的位置采用本实施例的桁材腹板结构，可有利于降低空船重心(特别是客船/滚装船/客滚船等)；开孔数量减少，则桁材腹板结构的总焊接长度减短，节约成本及时间；由于开孔较大，结构组装时对精度要求更低，装配更容易；由于开孔面积较大，安装管系、电缆等设备时难度更低，工作更轻松，时间更少；开孔导致结构强度需要加强时，由于通孔11间距离较大、通孔11边缘距桁材面板3距离更远、通孔11内圆弧半径更大，加强措施选择更多、施工更容易，要达到同样的强度效果时，加强结构更少、更简单。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。