本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种变截面槽型壁组件及包含其的船舶。
背景技术：
现有的液货船一般采用垂向槽型壁，此槽型壁带有上壁墩和下壁墩，其中，槽型壁的上端通过上壁墩与甲板面连接，槽型壁的下端通过下壁墩与液货船的货舱内底连接。货舱内的槽型壁主要是作为货舱的水密(或油密)分隔壁。
现有的垂向槽型壁具有以下缺陷：1、由于上壁墩和下壁墩主要是增加槽型壁的支撑强度，因此结构尺寸较大，其内通常具有独立的舱室，一般需要配置一套独立的通风、透气和维护设备，增加了船舶的设备成本；2、上壁墩和下壁墩结构复杂，钢材重量大，成本高，且下壁墩内部的舱室通常作为压载水舱，内部结构复杂，需要进行焊接、打磨、涂装等工作，制造施工成本非常高；3、上壁墩、下壁墩以及槽型壁连接处一般存在较大的应力集中，导致各壁墩与槽型壁相交处的结构遭到破坏，存在较大的安全隐患。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于：提供一种变截面槽型壁组件，其结构简单，制造方便，承重能力强。
本发明的另一个目的在于：提供一种船舶，其结构简单，制造方便，舱室空间大，材料成本及施工成本低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种变截面槽型壁组件,包括垂直设置在船舶的主甲板与舱室的内底板之间的第一槽型壁，沿竖直方向所述第一槽型壁的截面积不变，所述第一槽型壁的竖直方向的两端分别通过一个第二槽型壁与所述主甲板和所述内底板连接，其中，沿竖直方向所述第二槽型壁的截面积由靠近所述第一槽型壁的一端朝向远离所述第一槽型壁的一端逐渐变大。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第一槽型壁由多个第一槽型段连接成型，每个所述第一槽型段均包括第一面板和设置在所述第一面板相对的两侧的第一腹板，所述第一面板和两个所述第一腹板组成具有开口的第一壁槽，相邻两个所述第一槽型段共用一个所述第一腹板，且相邻两个所述第一槽型段的所述第一壁槽的开口相背设置。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第二槽型壁由多个第二槽型段连接成型，每个所述第二槽型段均包括第二面板和设置在所述第二面板相对的两侧的第二腹板，所述第二面板和两个所述第二腹板组成具有开口的第二壁槽，相邻两个所述第二槽型段共用一个所述第二腹板，且相邻两个所述第二槽型段的所述第二壁槽的开口相背设置，每一个所述第二面板均由所述第一面板朝向远离对应的所述第一壁槽的一侧倾斜。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第二面板与所述内底板交线为第一交线，所述第一交线平行于所述第一面板；
所述第二面板与所述主甲板交线为第二交线，所述第二交线平行于所述第一面板。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第一面板在所述内底板上的投影线与所述第一交线之间的垂直距离为第一距离，且所述第一距离不大于所述第一壁槽的槽深；
所述第一面板在所述主甲板上的投影线与所述第二交线之间的垂直距离为第二距离，且所述第二距离也不大于所述第一壁槽的槽深。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第一距离为300mm～500mm，所述第二距离为200mm～500mm。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第一腹板和所述第二腹板位于同一平面，所述第二腹板呈梯形结构，所述第二腹板与所述内底板之间的交线为第三交线，所述第三交线的长度不大于所述第一壁槽的槽深的2倍。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第一槽型壁的高度不小于所述第二槽型壁的高度的四倍。
作为变截面槽型壁组件的一种优选方案，所述第一槽型壁的高度为所述第二槽型壁的高度的五倍。
另一方面，还提供一种船舶,包括所述的变截面槽型壁组件。
本发明实施例的有益效果为：通过设置变截面的第二槽型壁，可以利用此变截面结构满足整个槽型壁组件的支撑强度，直接替代了上壁墩和下壁墩的结构，简化了制造步骤，降低了制造难度，无大面积的应力集中情况，降低了安全隐患，且第二槽型壁无需分割出独立的舱室结构，使得舱室的舱容大，载货能力得到极大地提升。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的变截面槽型壁组件的结构示意图。
图中：
1、第一槽型壁；11、第一面板；12、第一腹板；2、第二槽型壁；21、第二面板；22、第二腹板；3、第一交线；4、第二交线；5、第三交线；
100、主甲板；200、内底板。
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的详细描述，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作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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，本发明实施例提供一种变截面槽型壁组件,包括垂直设置在船舶的主甲板100与舱室的内底板200之间的第一槽型壁1，沿竖直方向所述第一槽型壁1的截面积不变，所述第一槽型壁1的竖直方向的两端分别通过一个第二槽型壁2与所述主甲板100和所述内底板200连接，其中，沿竖直方向所述第二槽型壁2的截面积由靠近所述第一槽型壁1的一端朝向远离所述第一槽型壁1的一端逐渐变大。通过设置变截面的第二槽型壁2，可以利用此变截面结构满足整个槽型壁组件的支撑强度，直接替代了上壁墩和下壁墩的结构，简化了制造步骤，降低了制造难度，无大面积的应力集中情况，降低了安全隐患，且第二槽型壁2无需分割出独立的舱室结构，使得舱室的舱容大，载货能力得到极大地提升。
在本实施例中，所述第一槽型壁1由多个第一槽型段连接成型，每个所述第一槽型段均包括第一面板11和设置在第一面板11相对的两侧的第一腹板12，所述第一面板11和两个所述第一腹板12组成具有开口的第一壁槽，相邻两个所述第一槽型段共用一个所述第一腹板12，且相邻两个所述第一槽型段的所述第一壁槽的开口相背设置。
进一步的，每个所述第一槽型段的两个所述第一腹板12呈第一夹角设置，所述第一夹角大于90度。优选的，两个所述第一腹板12沿第一面板11的中心线对称设置，以使第一壁槽形成等腰梯形的槽型结构。等腰梯形的第一槽型段可以使第一槽型壁1整体承力均匀，防止局部应力集中。
在本实施例中，所述第二槽型壁2由多个第二槽型段连接成型，每个所述第二槽型段均包括第二面板21和设置在第二面板21相对的两侧的第二腹板22，所述第二面板21和两个所述第二腹板22组成具有开口的第二壁槽，相邻两个所述第二槽型段共用一个所述第二腹板22，且相邻两个所述第二槽型段的所述第二壁槽的开口相背设置，每一个所述第二面板21均由所述第一面板11朝向远离对应的所述第一壁槽的一侧倾斜。上述结构使得第二槽型壁2形成截面可变的结构，且第二槽型壁2与第一槽型壁1连接的一端的截面积与第一槽型壁1的截面积相等，而随着远离第一槽型壁1，第二槽型壁2的截面积逐渐增大，变截面的第二槽型壁2不仅可以减少与第一槽型壁1连接处的结构应力，还可以增加整个第二槽型壁2的支撑强度，可完全替代具有封闭舱室结构的壁墩。
在本发明的一个优选的实施例中，所述第二面板21与所述内底板200交线为第一交线3，所述第一交线3平行于所述第一面板11；所述第二面板21与所述主甲板100交线为第二交线4，所述第二交线4平行于所述第一面板11。
在本实施例中，所述第一面板11在所述内底板200上的投影线与所述第一交线3之间的垂直距离为第一距离，且所述第一距离不大于所述第一壁槽的槽深；所述第一面板11在所述主甲板100上的投影线与所述第二交线4之间的垂直距离为第二距离，且所述第二距离也不大于所述第一壁槽的槽深。
上述设计主要是为了防止第二面板21与内底板200或主甲板100连接的一端的长度(即第一交线3和第二交线4的长度)要不小于第二面板21与第一面板11连接的一端的长度的一半，进而保证变截面的第二槽型壁2具有足够的承重能力。
进一步的，所述第一距离为300mm～500mm，所述第二距离为200mm～500mm。上述设计主要是体现位于第一槽型壁1上端的第二槽型壁2的最大截面积可以设计小于第一槽型壁1下端的第二槽型壁2的最大截面积，因为舱室在实际装载货物后，位于下端的第二槽型壁2将承载更多的压力，而位于上端的第二槽型壁2相对来说承载的压力更小，根据实际承载的压力设计不同位置的第二槽型壁2，可以最大限度的减少钢材的使用，降低成本，同时减轻船舶的重量。
在本发明的另一个优选的实施例中，所述第一腹板12和所述第二腹板22位于同一平面，所述第二腹板22呈梯形结构，所述第二腹板22与所述内底板200之间的交线为第三交线5，所述第三交线5的长度不大于所述第一壁槽的槽深的2倍。上述设计可以使第二槽型壁2的最大的截面积不大于第一槽型壁1的截面积的2倍，使得第二槽型壁2在保证必要的支撑强度的同时占有较少的舱室舱容。
进一步的，位于第一槽型壁1下端的所述第二槽型壁2的所述第二面板21、所述第二腹板22与所述内底板200相交于一点。
进一步的，所述第一槽型壁1的高度不小于所述第二槽型壁2的高度的四倍。
具体的，所述第一槽型壁1的高度为第二槽型壁2的高度的五倍。
本发明实施例的变截面槽型壁组件具有以下优点：
1.此变截面槽型壁组件仅由简单的壁板组成，无需分隔出独立的舱室结构，更无需占用舱室空间，有效的增加了舱室的舱容，增大了船舶使用的经济效益。
2.此变截面槽型壁组件由变截面的槽型壁直接和内底板200相连接，不产生独立的小舱室，相比一般船舶节省了相应的通风透气等船舶设备成本。
3.此变截面槽型壁组件无需和壁墩连接，消除了连接处的应力集中，有效的防止结构的破坏。
4.此变截面槽型壁组件结构简单，钢材物量使用少。由于变截面槽型壁结构简单，能够节省船舶制造施工中的焊接、打磨、油漆涂装等等施工成本。
本发明实施例还提供一种船舶,包括如上任意实施例所述的变截面槽型壁。变截面槽型壁组件的结构不再赘述。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。