一种船体支撑装置及胎架的制作方法

本申请涉及船舶制造领域，具体的说是一种船体支撑装置及胎架。

背景技术：

胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎膜和工作台，通过多个支撑件对船体进行多点支撑，保证船体的每个分段获得正确的线性并控制其在焊接过程中的变形。

发明人发现，现有的胎架种类主要有单板式胎架、桁架式胎架、框架式活络式胎架、套管式胎架；但现有胎架多是点、线接触，其接触部位的接触应力较大容易破坏船体分段表面油漆，严重时会损坏船壳外板；并且，单板式胎架、桁架式胎架都是焊接而成的，只能一次性使用，无法适用于不同分段不同规格的船体；而框架式活络式胎架、套管式胎架虽能调节重复使用，但其与船体接触时难以保证全支撑位置的贴合，且不易确定各支撑点受力情况，必须通过人工调节各个支撑点的位置，对船体的调整支撑过程繁琐，无法达到高效的稳定支撑。

技术实现要素：

本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种船体支撑装置及胎架，通过接触板贴合船体、固定板施力支撑，使整个支撑板与船体之间形成面接触，配合伸缩杆和棘轮机构，能够自由调整支撑板的朝向和高度，从而实现快速调整支撑板姿态，对船体进行稳定支撑的效果。

本申请的第一目的是提供一种船体支撑装置，采用如下技术方案：

一种船体支撑装置，包括伸缩杆，所述伸缩杆的顶端安装有第一连接板，所述第一连接板通过铰链配合有第二连接板，所述第二连接板远离第一连接板的一端安装有支撑板，所述铰链用于调整支撑板与待支撑船体的夹角使支撑板与待支撑船体为面接触，所述伸缩杆用于通过支撑板对船体进行支撑。

进一步的，所述铰链处配合有棘轮机构，所述棘轮机构用于间歇性调整第一连接板和第二连接板的夹角并锁定。

进一步的，所述棘轮机构配合有驱动机构，所述驱动机构用于驱动第二连接板相对于第一连接板转动。

进一步的，所述棘轮机构设有配合在棘轮上的两个棘爪，两个棘爪分别设置在棘轮一条直径的两端，棘爪用于间歇性锁定棘轮。

进一步的，所述支撑板包括互相连接的接触板和固定板，所述接触板通过固定板与第二连接板连接，所述接触板用于贴合船体外表面并对船体进行支撑；

所述的接触板为弹性材料制作的板件，能够通过形变贴合非平面的船体外表面，从而与船体外表面实现面接触，提高受压面积，降低压强。

进一步的，所述支撑板设有距离传感器，所述距离传感器用于测定支撑板与船体外表面的距离。

进一步的，所述距离传感器有多个，相对于支撑板中心做中心对称布置。

进一步的，所述第一连接板和伸缩杆之间设有第一肋板，用于提高第一连接板的侧向支撑能力，所述第二连接板和支撑板之间设有第二肋板，用于提高第二连接板的侧向支撑能力。

本申请的第二发明目的是提供一种船体胎架，采用以下技术方案：

包括支架，所述支架上设有阵列式排布的多个安装孔，所述安装孔上配合有如上所述的船体支撑装置，多个船体支撑装置分别用于贴合船体的不同位置并对船体进行支撑。

进一步的，还包括控制模块和压力传感器，所述控制模块分别与驱动机构、距离传感器、伸缩杆、压力传感器电联，所述压力传感器安装在所述船体支撑装置伸缩杆的底部，用于检测船体支撑装置所承受的压力，所述控制模块用于通过获取距离传感器信息并调整伸缩杆和驱动机构实现支撑板与船体的面接触支撑，且能够依据压力传感器的分布情况调节不同伸缩杆的长度实现各伸缩杆均匀受力。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

(1)采用接触板配合固定板，利用弹性面接触船体，固定板通过接触板对船体施加支撑力，相较于传统的点、线接触对船体实现支撑，能够使支撑板对船体施加的支撑力更为均匀，集中点压强降低，避免船体分段的外表面板件受到挤压而变形的问题，从而避免了船体分段外表面的油漆损坏；

(2)采用弹性的接触板对船体支撑，在船体外表面有曲率或不平整时，能够依据其外表面的形状适用性的改变，支撑力能够均匀的施加在船体外表面上，不受分段曲率的限制，提高了装置整体对不同分段船体的适应性；

(3)棘轮机构对第一连接板和第二连接板之间的夹角进行调整并限制，在满足角度调整的同时，采用两个棘爪结构进行锁定，适用于船体的大重量结构的稳定锁定，避免因棘爪限制力不够而引起的第一连接板和第二连接板夹角无法保持的问题；

(4)驱动装置和距离传感器配合控制器，实现对支撑板角度的合理调整，判断不同位置到船体的距离，并调整驱动装置的转动，使支撑板和船体外表面趋于平行，保证支撑板和船体外表面的准确贴合，并且，弹性的接触板能够适应一定的角度偏差，从而能够弥补距离传感器对于曲面测量的误差，最终达到全面贴合进行面接触支撑的效果；

(5)阵列式排布的多个船体支撑装置，能够对船体的外表面的底部和侧面进行全方位的支撑，通过多个船体支撑装置的均匀施力，使船体稳定的被支撑，避免了因应力集中导致的挤压变形问题；

(6)采用压力传感器收集每个伸缩杆受到的压力，结合船体与支撑装置接触位置的结构强度，对过度受力部位重新调整油压，从而使得每块支撑板处的船体均能合理受力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例1的整体结构示意图；

图2为本申请实施例1的铰链位置的结构示意图；

图3为本申请实施例2的支架的结构示意图。

其中：1、伸缩杆，2、第一连接板，3、第二连接板，4、铰链，5、支撑板，6、距离传感器，7、棘轮机构，8、支架，9、第一肋板，10、第二肋板，501、固定板，502、接触板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术中所介绍的，现有技术胎架多是点、线接触，其接触部位的接触应力较大容易破坏船体分段表面油漆，严重时会损坏船壳外板；并且，单板式胎架、桁架式胎架都是焊接而成的，只能一次性使用，无法适用于不同分段不同规格的船体；而框架式活络式胎架、套管式胎架虽能调节重复使用，但其与船体接触时难以保证全支撑位置的贴合，且不易确定各支撑点受力情况，必须通过人工调节各个支撑点的位置，对船体的调整支撑过程繁琐，无法达到高效的稳定支撑，针对上述技术问题，本申请提出了一种船体支撑装置及胎架。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提出了一种在船舶制造过程中对船体分段进行支撑的装置。

一种船体支撑装置，包括一个伸缩杆1，所述伸缩杆的顶端安装有第一连接板2，第二连接板3通过铰链4与第一连接板铰接，所述第二连接板远离第一连接板的一端安装有支撑板5，所述支撑板包括接触板502和固定板501，所述接触板通过固定板与第二连接板配合安装，所述接触板与固定板的边缘平齐，从而使固定板能够对接触板进行稳定的支撑，所述第二连接板能够以铰链轴线相对于第一连接板转动，从而调整接触板与待支撑船体外表面的接触角度，从而使接触板与船体形成面接触，所述伸缩杆带动其上部的结构整体上升或下降，并通过伸缩改变支撑力的大小。

当然，可以理解的是，所述的接触板为弹性元件，在本实施例中选用橡胶，采用弹性的接触板对船体支撑，在船体外表面有曲率或不平整时，能够依据其外表面的形状适用性的改变，支撑力能够均匀的施加在船体外表面上，不受分段曲率的限制，提高了装置整体对不同分段船体的适应性；

所述的伸缩杆可以采用电动伸缩杆、液压伸缩杆或其他形式的伸缩杆，在本实施例中，由于针对支撑和调节的目标工件为船体分段，其重量大，在调整和稳定时需要提供较大且稳定的支撑力，因此选用液压伸缩杆，当然，该液压伸缩杆配置有相应的液压泵和液压阀，为了便于液压伸缩杆和其他部分的协同工作，液压阀选用电磁液压阀，并将控制部分接入控制模块，通过控制模块来控制液压伸缩杆的动作。

需要特别指出的是，采用接触板配合固定板，利用弹性面接触船体，固定板通过接触板对船体施加支撑力，相较于传统的点、线接触对船体实现支撑，能够使支撑板对船体施加的支撑力更为均匀，集中点压强降低，避免船体分段的外表面板件受到挤压而变形的问题，从而避免了船体分段外表面的油漆损坏。

进一步的，所述铰链处配合有棘轮机构7，所述棘轮机构用于间歇性调整第一连接板和第二连接板的夹角并锁定；

所述棘轮机构配合有驱动机构，所述驱动机构用于驱动第二连接板相对于第一连接板转动；

所述棘轮机构设有配合在棘轮上的两个棘爪，两个棘爪分别设置在棘轮一条直径的两端，棘爪用于间歇性锁定棘轮。

所述的棘轮机构指的是棘轮棘爪的配合机构，实现间歇式的运动，在需要调整支撑板和伸缩杆轴线的夹角时，通过驱动机构转动，取消棘爪对棘轮的限制，棘轮转动调整其夹角，当到达指定角度后，恢复两个棘爪对棘轮的限制，使棘轮不再转动，从而限制了第一连接板和第二连接板之间的角度改变；所述的驱动结构可以选用电动机作为驱动元件，通过转动带动第二连接板改变角度位置；

需要特别指出的是，由于船体分段质量较大，因此，对棘轮机构的锁定能力有一定的需求，本申请通过棘轮机构对第一连接板和第二连接板之间的夹角进行调整并限制，在满足角度调整的同时，采用两个棘爪结构进行锁定，且处于对称位置，能够使两个棘爪的限制力等大反向的施加在棘轮上，适用于船体的大重量结构的稳定锁定，避免因棘爪限制力不够而引起的第一连接板和第二连接板夹角无法保持的问题。

进一步的，所述支撑板包括互相连接的接触板和固定板，所述接触板通过固定板与第二连接板连接，所述接触板用于贴合船体外表面并对船体进行支撑；

所述的接触板为弹性材料制作的板件，能够通过形变贴合非平面的船体外表面，从而与船体外表面实现面接触，提高受压面积，降低压强。

进一步的，所述支撑板设有距离传感器6，所述距离传感器用于测定支撑板与船体外表面的距离。

进一步的，所述距离传感器有多个，相对于支撑板中心做中心对称布置。

通过多个距离传感器分别测取从支撑板的各个位置到床体的距离，并调整驱动装置的转动，使支撑板和船体外表面趋于平行，保证支撑板和船体外表面的准确贴合，然后控制伸缩杆上升使伸缩杆通过接触板完成对船体的支撑；相较于采用一个距离传感器，采用多个处于不同位置的传感器能测定多个位置的距离，从而能够获取各个位置的距离偏差，对角度进行合理调整，实现各个点处到达船体的距离相等，从而快速调整接触板使其与船体外表面平行；

并且，弹性的接触板能够适应一定的角度偏差，从而能够弥补距离传感器对于曲面测量的误差，最终达到全面贴合进行面接触支撑的效果。

进一步的，所述第一连接板和伸缩杆之间设有第一肋板9，用于提高第一连接板的侧向支撑能力，所述第二连接板和支撑板之间设有第二肋板10，用于提高第二连接板的侧向支撑能力。

在支撑板对船体进行支撑时，会对船体外表面的不同位置进行支撑，同样的支撑板受到的力也是各个方向的，支撑板受力后会通过第一支撑板、铰链和第二支撑板施加到伸缩杆上，支撑板直接影响了支撑的稳定性，环向的支撑力由棘轮机构提供，对于轴向的支撑力，本申请通过设置肋板来提供，设置肋板对连接板的侧向支撑能力进行加强，避免在不同角度的受力时，连接板侧向受力过大引起的断裂，进一步提高了连接板的强度。

实施例2

在本申请的另一实施例中，提供一种利用实施例1船体支撑装置的胎架。

所述胎架包括支架8，所述支架上设有阵列式排布的多个安装孔，所述安装孔上配合有如上所述的船体支撑装置，多个船体支撑装置分别用于贴合船体的不同位置并对船体进行支撑；

当然，为了对支撑板的朝向进行进一步的调整，所述的船体支撑装置可以通过转动副安装到胎架安装孔内，实现船体支撑装置绕伸缩杆轴线的转动。

进一步的，还包括控制模块和压力传感器，所述控制模块分别与驱动机构、距离传感器、伸缩杆、压力传感器电联，所述压力传感器安装在所述船体支撑装置伸缩杆的底部，用于检测船体支撑装置所承受的压力，所述控制模块用于通过获取距离传感器信息并调整伸缩杆和驱动机构实现支撑板与船体的面接触支撑，且能够依据压力传感器的分布情况调节不同伸缩杆的长度实现各伸缩杆均匀受力。

在通过胎架对船体进行支撑时，根据船体分段型表面曲率先大致调节好胎架安装孔中各个伸缩杆的高度及支撑板的角度；由安装在可旋转支撑面板上的四个距离传感器，测得支撑板上四个测点到船体分段外表面的距离，并传输到控制模块，计算机算好应旋转的角度并发布指令给棘爪松扣，再通过驱动机构转动带动支撑板旋转相应的角度，使得支撑板的接触板与船体外表面近似成平行状态，通过伸缩杆的伸长移动，使船体分段外表面与支撑板的接触面充分接触，避免局部压力过大。当支撑板调节好角度后，棘爪卡进棘轮的棘齿中，保持支撑板固定。

阵列式排布的多个船体支撑装置，能够对船体的外表面的底部和侧面进行全方位的支撑，通过多个船体支撑装置的均匀施力，使船体稳定的被支撑，避免了因应力集中导致的挤压变形问题。

船体分段放在胎架上后，由压力传感器测得船体支撑装置整体受到的压力，又由支撑板受到的压力与伸缩杆的力的平衡关系，即可得到支撑板的表面压力。将这些压力的数值传输到控制模块中，经过控制模块的集成计算后对压力进行重新分配，以使得船体分段在每块支撑板处受力适当，避免个别支撑板处受力过大。控制模块根据重新分配的支撑力控制伸缩杆，对每个液压伸缩杆内的液压油进行调整，从而使得每块支撑板处受力适当，达到对船体的稳定支撑。

采用压力传感器收集每个伸缩杆受到的压力，结合船体与支撑装置接触位置的结构强度，对过度受力部位重新调整油压，从而使得每块支撑板处的船体均能合理受力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。