船舶复合材料上层建筑与钢质主船体连接的接头结构的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，特别涉及一种用于船舶复合材料上层建筑与钢质主船体连接的接头结构。

背景技术：

船舶的稳性设计是极其重要的。位于高处重量的减少可以带来全船重心位置的降低和稳性的增强。在传统钢质主船体基础上应用轻质的船舶复合材料上层建筑，是一种有效的减少高处重量的方法。采用复合材料建造上层建筑结构除了可以降低全船重量重心以外，复合材料的低材料弹性模量可减少长上层建筑在总纵弯曲中的参与度，降低上层建筑设计的难度。

船舶复合材料上层建筑与钢质船体的连接问题，由于其重要性及受力的复杂性，一直是设计者关注的重点。传统的复合材料/钢材连接方法有胶结、螺栓连接、钎焊和扩散焊等。现有的复合材料上建侧壁与主船体外板连接技术最普遍采用的方法，是将钢板插入纤维增强板夹芯复合结构中一体成型，属于胶结连接方法的一种。这种技术存在胶接强度离散性较大、剥离强度较低、难以传递较大载荷，力学性能受湿、热、腐蚀介质等环境影响较大，需要加温加压固化设备修补困难等问题。另一种主流的连接技术是采用连接过渡件与复合材料螺栓连接。该技术存在穿孔引起的基板强度下降的问题。

针对传统复合材料/钢材连接技术存在的力学和工艺问题，需要提出一种新的船舶复合材料上层建筑与钢质主船体连接的接头结构，在降低连接结构重量，提高连接强度和可靠性的同时，实现便捷的施工、维修和低的后期维护费用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于船舶复合材料上层建筑与钢质主船体的结构连接接头结构设计，能够提高复合材料与钢连接的可靠性、降低舰艇全寿期连接接头的维护成本，满足船舶建造工艺的要求，具备易操作性、可靠性、通用性。

为了解决上述问题，本发明提供一种船舶复合材料上层建筑与钢质主船体连接的接头结构，所述接头结构与所述船舶复合材料上层建筑之间通过两种连接方式结合，所述接头结构与钢制主船体之间通过焊接方式连接。

可选地，所述接头结构与所述船舶复合材料上层建筑之间通过胶结和螺栓连接的方式连接。

可选地，所述接头结构为y型，所述y型结构的凹槽用于与所述船舶复合材料上层建筑相连接，所述y型结构的远离凹槽的一侧用于与钢制主船体之间相连接。

可选地，所述接头结构包括：一平板，一折边板，该折边板的侧边与所述平板以焊接方式连接以形成所述y型的凹槽。

可选地，所述平板和折边板的厚度相同。

可选地，所述接头结构还包括若干间隔设置的中间过渡肘板，以使得所述接头结构具有连续性。

可选地，所述中间过渡肘板之间等间隔设置，所述中间过度肘板之间间隔为230-270毫米，所述中间过渡肘板的厚度为9-11毫米。

可选地，所述凹槽的底部开口尺寸小于凹槽的顶部的开口尺寸，从而凹槽的侧壁呈现向内削斜面，所述船舶复合材料上层建筑具有与该削斜面对应削斜部，该削斜部放置于所述削斜面中，并且在削斜部与削斜面之间的一部分通过胶结方式连接，另一部分通过两排紧固螺栓方式连接，所述紧固螺栓穿过船舶复合材料上层建筑和凹槽的侧壁。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的接头结构与所述船舶复合材料上层建筑之间通过两种连接方式结合，所述接头结构与钢制主船体之间通过焊接方式连接，提高了两种材料间连接的可靠性，同时减少了船厂施工难度，实现了连接接头在制造、更换和维修中可重复装配和拆卸。

附图说明

图1是本发明一个实施例的接头结构的三维模型图；

图2是图1的三维模型图的y型结构的横截面的剖面图。

具体实施方式

本发明提供一种船舶复合材料上层建筑与钢质主船体连接的接头结构，所述接头结构与所述船舶复合材料上层建筑之间通过两种连接方式结合，所述接头结构与钢制主船体之间通过焊接方式连接。

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。

为了更好的说明本发明的技术方案，请参考图1及图2，图1是本发明一个实施例的接头结构的三维模型图；图2是图1的三维模型图的y型结构的横截面的剖面图。

如图1所示，本发明所述的接头结构呈现y型。所述y型结构的凹槽用于与所述船舶复合材料上层建筑相连接，所述y型结构的远离凹槽的一侧用于与钢制主船体之间相连接。

具体地，所述接头结构包括平板1，折边板2，该折边板2的侧边与所述平板1以焊接方式连接以形成y型，并且折边板2和折边板1之间形成凹槽。当然，在其他的实施例中，所述平板1与折边板之间也可以通过其他方式(比如螺丝螺母、销钉、胶接等)结合，或者y型的接头结构通过一体化加工方式形成。平板1包括第一平板11和第二平板12，所述第二平板12与折边板1之间形成凹槽，所述第一平板11沿凹槽的开口的相反的方向延伸。所述第二平板12的长度b为100毫米。

作为优选的实施例，结合图2，所述平板1和折边板2的厚度c相同，所述厚度为10毫米。为了在接头结构形成连续性的过渡，所述接头结构还设置有中间过渡肘板4。本实施例中，该中过渡肘板4的数目为多个，多个中间过渡肘板4间隔设置，中间过渡肘板4呈现三角结型，三角形的一边与折边板2的一侧(即y型结构的凹槽的底部)焊接，三角形的另一边与第一平板11焊接。

所述中间过渡肘板4之间的间隔可以相同也可以不同，在本实施例中，所述中间过渡肘板4之间等间隔设置，这样有助于提高各个中间过度肘板4之间的受力平衡。中间过渡肘板4与平板1、折边板2之间也可以通过其他方式固定。所述中间过度肘板4之间间隔为230-270毫米，所述中间过渡肘板4的厚度为9-11毫米。在本发明一个实施例中，所述中间过度肘板4之间间隔为250毫米，所述中间过渡肘板4的厚度为10毫米。

参考图2，本发明所述的接头结构与所述船舶复合材料上层建筑之间通过两种连接方式结合，所述接头结构与钢制主船体之间通过焊接方式连接。

整个y型接头接头的长度a为250毫米，y型接头结构的一端与船舶复合材料上层建筑7相连接，另一端与钢制主船体3之间相连接。并且为了提高连接的可靠性，同时减少了船厂施工难度，实现了连接接头在制造、更换和维修中可重复装配和拆卸，在所述接头结构与所述船舶复合材料上层建筑7之间通过两种连接方式结合，所述接头结构与钢制主船体3之间通过焊接方式连接。作为一个实施例，所述接头结构与所述船舶复合材料上层建筑7之间通过胶结和螺栓连接的方式连接。

接头结构的平板1的一部分(即第二平板12)和折边板2构成y型结构，并且以焊接方式形成凹槽，凹槽的底部宽度d为40毫米。所述船舶复合材料上层建筑7设置在凹槽中，平板1的另一部分(即第一平板11)向凹槽的下方延伸，与钢制主船体3之间连接。

为了增加所述船舶复合材料上层建筑与所述接头结构之间连接的可靠性，所述凹槽凹槽的底部开口尺寸小于凹槽的顶部的开口尺寸，从而凹槽的侧壁呈现向内削斜面，上述向内削斜面可以在接头结构中连续性的过渡。

为了更好的将船舶复合材料上层建筑与接头结构结合，所述船舶复合材料上层建筑具有与该削斜面对应削斜部，该削斜部放置于所述削斜面中，并且在削斜部与削斜面之间的一部分通过胶结方式连接，另一部分通过法兰方式连接，并通过两排紧固螺栓6方式固定，所述紧固螺栓6穿过船舶复合材料上层建筑和凹槽的侧壁。削斜部与削斜面之间填充粘合剂层5。

综上，本发明提供的接头结构与所述船舶复合材料上层建筑之间通过两种连接方式结合，所述接头结构与钢制主船体之间通过焊接方式连接，提高了两种材料间连接的可靠性，同时减少了船厂施工难度，实现了连接接头在制造、更换和维修中可重复装配和拆卸。

因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。