一种船舶曲面内壳纵骨排布方法与流程

本发明涉及一种船舶曲面内壳纵骨排布方法。

背景技术：

船舶是海上移动建筑物，为了保护海洋环境，防止船体由于某种意外原因破损后导致溢油流入大海，国际海事组织在SOLAS(国际人命安全公约)等公约中规定，船上用于装载各种油品的油舱均应进行双壳保护，即油舱与船体外壳之间应以具有一定宽度的空舱或压载水舱分隔开来。空船重量是考核船舶结构设计优秀与否的一个重要技术指标，因此，在设计中总是要想方设法减小构件的尺度。根据规范规定，如果在强框处设置连接构件(如加强筋)将内外壳纵骨有效地连接起来，可以达到减小纵骨尺寸的目的。强框处的加强筋能否有效地将内外壳纵骨连接起来，取决于内外壳纵骨的腹板是否在同一个平面内。如果内外壳纵骨的腹板不在同一平面内，加强筋将不能很好地与之进行连接，加强筋和其中一根纵骨的腹板之间将会错开，出现交角和剪刀现象。这时，只得将加强筋进行扭曲或折弯，以便与纵骨腹板连接起来，这对现场施工来说是很不方便的。

为了减小水的阻力以达到提高航速和节约能源的目的，目前设计的船舶，其机舱和船尾的线型越来越瘦削，造成机舱空间越来越狭小。为了尽可能地节约机舱空间，对于中小型船舶，已将机舱区域的内壳由平面改为曲面。由于内、外壳均为曲面，且曲率不同，若采用常见的等弧长、等弦长等方式排布纵骨，在强框架处，因内外壳对应的纵骨，其腹板不在同一平面内，如果仍采用加强筋将内外壳纵骨连接起来，则加强筋与其中一根纵骨的腹板将会出现很严重的错开现象，给现场施工带来很大困难。如何合理地排布机舱区域曲面内壳纵骨以保证后续设计的合理性以及现场施工的方便性，便成了一项普遍性的技术难题。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有技术中强框架处用于连接内外壳纵骨的连接构件容易发生扭曲的问题，提供了一种船舶曲面内壳纵骨排布方法。

本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供了一种船舶曲面内壳纵骨排布方法，其包括如下步骤：

(1)对内壳尾端和内壳首端之间的各个强框处分别作横剖面，所述横剖面包括外板、外板纵骨及内壳；

(2)在各个所述强框处，以所述外板纵骨的腹板与所述强框处的交点为起点作水平线，所述水平线与所述内壳相交于一安装点，经所述安装点作所述外板纵骨的腹板的平行线；所述水平线即为连接构件与所述强框处的交线，所述安装点即为内壳纵骨在所述强框处的安装位置，所述平行线的角度即为所述内壳纵骨的腹板在所述强框处的安装角度；

(3)以所述内壳首端的强框处的横剖面作为基准横剖面，将各个所述强框处的所述内壳和所述安装点正投影到所述基准横剖面上，将各个所述安装点用曲线连接，即得内壳纵骨轨迹线。

其中，所述强框处为本领域常规结构，也称强框架处或强结构处，所述强框处较佳地为肋板或横舱壁。

所述连接构件为本领域常规结构，所述连接构件较佳地为加强筋。

本发明中，当所述内壳纵骨轨迹线不光顺时，会造成内壳纵骨的间距局部过大，在计算内壳纵骨尺寸时产生浪费，并造成现场安装困难，故需进行相应调整；所述调整较佳地包括如下步骤：

(1)将所述内壳纵骨轨迹线上的不光顺安装点在所述内壳上移动直到所述内壳纵骨轨迹线光顺为止，移动后的所述不光顺安装点为新安装点，所述不光顺安装点与所述新安装点的高度差为H；所述新安装点即为所述内壳纵骨在所述强框处的新安装位置；

(2)将经所述不光顺安装点的所述水平线向所述新安装点的方向垂直移动H，得到新水平线；以所述外板纵骨的腹板与所述外板的交点为圆心，以所述外板纵骨的腹板的高度为半径作圆交所述新水平线于一新交点，所述新交点与所述圆心的连线即为所述外板纵骨的新安装角度；自所述新水平线与所述内壳的交点再作所述外板纵骨的腹板的新平行线，所述新平行线的角度即为所述内壳纵骨的腹板在所述强框处的新安装角度。

其中，所述光顺为本领域常规定义，一般指所述内壳纵骨轨迹线在所述基准横剖面上具有二阶几何连续性，不存在拐点和奇异点，且曲率变化均匀。

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：本发明将船体内外壳纵骨通过连接构件连接起来，可以减小纵骨的尺寸，进而可达到减小船舶自重的目的，同时，本发明通过技巧性地排布曲面内壳纵骨，使强框处用于连接内外壳纵骨的连接构件位于同一平面内而不至发生扭曲，方便了后续生产设计的建模和现场施工。

附图说明

图1为本发明实施例1的机舱区油舱布置示意图。

图2为本发明实施例1的强框处的横剖面示意图。

图3为本发明实施例1的强框处的内壳纵骨安装示意图。

图4为本发明实施例1的调整前的内壳纵骨轨迹线示意图。

图5为本发明实施例1的内壳纵骨轨迹线的调整过程示意图。

图6为本发明实施例1的调整后的内壳纵骨轨迹线示意图。

图7为本发明实施例1的内壳肋骨型线图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

一种船舶曲面内壳纵骨排布方法，其包括如下步骤：

(1)对内壳尾端和内壳首端之间的各个强框处分别作横剖面，所述横剖面包括外板、外板纵骨及内壳；

(2)在各个所述强框处，以所述外板纵骨的腹板与所述强框处的交点为起点作水平线，所述水平线与所述内壳剖面相交于一安装点，经所述安装点作所述外板纵骨的腹板的平行线；所述水平线即为连接构件与所述强框处的交线，所述安装点即为内壳纵骨在所述强框处的安装位置，所述平行线的角度即为所述内壳纵骨的腹板在所述强框处的安装角度；

(3)以所述内壳首端的强框处的横剖面作为基准横剖面，将各个所述强框处的所述内壳和所述安装点正投影到所述基准横剖面上，将各个所述安装点用曲线连接，即得内壳纵骨轨迹线；

(4)当所述内壳纵骨轨迹线不光顺时，将所述内壳纵骨轨迹线上的不光顺安装点在所述内壳上移动直到所述内壳纵骨轨迹线光顺为止，移动后的所述不光顺安装点为新安装点，所述不光顺安装点与所述新安装点的高度差为H；所述新安装点即为所述内壳纵骨在所述强框处的新安装位置；

(5)将经所述不光顺安装点的所述水平线向所述新安装点的方向垂直移动H，得到新水平线；以所述外板纵骨的腹板与所述外板的交点为圆心，以所述外板纵骨的腹板的高度为半径作圆交所述新水平线于一新交点，所述新交点与所述圆心的连线即为所述外板纵骨的新安装角度；自所述新水平线与所述内壳的交点再作所述外板纵骨的腹板的新平行线，所述新平行线的角度即为所述内壳纵骨的腹板在所述强框处的新安装角度。

实施例1

以某15.8万吨油船为例，该油船的油舱布置情况如图1所示，左方为艉，右方为艏，由左到右、由上到下依次为油头试验间、外板1、内壳2、2号燃油舱、机修间、集控室、电工间和1号燃油舱，并且由左到右肋位编号依次增大；本例中肋位编号按本领域对于强框处的常规命名进行，其中FR代表Frame，即肋位，数字代表肋位编号。

在确定内壳纵骨排布位置前，先按照本领域常规方法布置机舱外板纵骨，计算并选取外板纵骨的尺寸；其中，外板纵骨尺寸的计算根据国际船级社协会(IACS)的《散货船油船协调版共同结构规范》(《Common Structural Rules For Bulk Carriers and Oil Tankers》)进行。

本例中的船舶曲面内壳纵骨排布方法，其包括如下步骤：

(1)在内壳2尾端起始点强框处4的FR21号肋位作横剖面，将外板1、外板纵骨3及内壳2等绘制在该横剖面中，如图2所示；选择强框处4的肋位作横剖面，是因为强框处4有横向结构(如肋板等)，这些横向结构可以保证外板纵骨3的安装位置和角度；

在该横剖面中自外板纵骨3腹板与肋位的交点作水平线5，与内壳2相交于一安装点，经所述安装点作对应的外板纵骨3腹板平行线；所述水平线5即为加强筋与肋位的交线，所述安装点即为内壳纵骨6在该肋位处的安装位置，所述平行线即为内壳纵骨6腹板在该肋位处的安装角度，如图3所示；其中，本例中外板纵骨3的编号为本领域对于外板纵骨3的常规命名，SL代表Side longitudinal，数字代表编号，例如图3中由下至上依次为SL47、SL48、SL49、SL50、SL51和SL52号外板纵骨3；

(2)重复步骤(1)，在内壳2尾端和内壳2首端之间的各FR25、FR29、FR34、FR39、FR44、FR48、FR53和FR59号肋位分别作横剖面，得出各肋位的内壳纵骨6的安装位置和安装角度；

(3)取内壳2首端处的FR59号肋位的横剖面作为基准横剖面，将各强框处4的FR21、FR25、FR29、FR34、FR39、FR44、FR48、FR53号肋位的内壳2和内壳纵骨6的安装点全部正投影到基准横剖面上，将内壳2上对应的内壳纵骨6安装点用曲线连接起来，该曲线即为内壳纵骨6与内壳2的交线，亦即内壳纵骨轨迹线7，如图4所示；其中，各垂直方向线段即为各肋位，由右至左依次为FR21、FR25、FR29、FR34、FR39、FR44、FR48、FR53和FR59号肋位；各水平方向线段即为各内壳纵骨轨迹线7，其名称为本领域对于内壳纵骨6的常规命名，IL代表Inner bottom longitudinal，数字代表编号，例如图4中由下至上依次为IL47、IL48、IL49、IL50、IL51和IL52号内壳纵骨轨迹线7；

(4)如果发现内壳纵骨6在基准横剖面上的轨迹线不光顺，则需对该内壳纵骨轨迹线7进行适当调整；如图5所示，IL42-5号内壳纵骨轨迹线7在FR48号肋位处有拐点，导致该内壳纵骨轨迹线7不光顺，此时可将不光顺点在FR48号肋位的内壳2上适当移动，直到内壳纵骨轨迹线7光顺为止，量出移动前后两点高度差H；

(5)在FR48横剖面图中，将在与IL42-5号内壳纵骨轨迹线7对应的SL42-5号外板纵骨3的腹板的水平线71向上移动H，得到新的水平线72，以SL42-5号外板纵骨3的腹板与外板1的交点为圆心，以SL42-5号外板纵骨3的腹板高度为半径作圆交上述移动后的水平线72于一点，该点与圆心的连线即为SL42-5号外板纵骨3新的安装位置；自移动后的水平线72与内壳2的交点再作新的SL42-5号外板纵骨3的腹板的平行线，即为FR48号肋位上新的内壳纵骨6安装角度，如图6所示。

(6)计算内壳纵骨6的尺寸，在基准横剖面上绘制内壳纵骨6剖面，得内壳肋骨型线图，以完整表达各肋位的纵骨信息，如图7所示，其中由右至左依次为FR21、FR25、FR29、FR34、FR39、FR44、FR48、FR53、FR59号肋位，由下至上依次为IL32-1、IL32-5、IL32-6、IL32-7、IL32-8、IL32-9、IL-33、IL42-4、IL42-5、IL42、IL43、IL44、IL44-1、IL45、IL47、IL48、IL49、IL50、IL51、IL52号内壳纵骨轨迹线7；

其中，内壳纵骨尺寸的计算方法与外板纵骨尺寸类似，根据国际船级社协会的《散货船油船协调版共同结构规范》进行。

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，这些仅是举例说明，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。