一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法与流程

[0001]
本发明涉及船舶设计制造技术领域，具体涉及一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法。


背景技术：

[0002]
自卸船是一种具有特殊货舱结构和卸货结构的干散货运输船舶，其在货舱的舱底与船底之间设置有卸货装置，能以连续输送方式卸货。自卸船能集中操纵卸货作业，实现高速自动卸货。
[0003]
40000吨自卸船作为我司自主研发的船型，与其他自卸船相比在结构上有许多不同。在40000吨自卸船中，自卸船货舱底部位置设置有横向小尖顶，自卸船货舱底部的横向小尖顶主要是实现两个功能，一是与货舱纵向尖顶形成漏斗，方便货物分流向货舱漏斗门，形成卸货通道，另一个功能是作为货舱卸货斗门的安装支撑结构，方便货舱斗门的安装。
[0004]
横向小尖顶结构设计的好坏将直接影响施工的便利性和结构的安全性，重点需要考虑如下因素：
[0005]
一是结构尽可能要简单，在保证小尖顶屈服和屈曲强度的前提下，尽可能在小尖顶内部留下方便施工(如焊接作业)的操作空间。
[0006]
二是小尖顶的结构要方便斗门的安装。


技术实现要素：

[0007]
为了解决上述问题，本发明提出一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法，旨在方便横向小尖顶的施工，并有利于斗门的高精度安装。具体的技术方案如下：
[0008]
一种自卸船货舱的横向小尖顶结构，包括用于形成尖顶的一对斜板、连接在所述尖顶的内侧面上且为向下竖立设置的一对吊梁衬板，所述吊梁衬板的下端连接有用于安装货舱斗门的斗门安装面板，所述斗门安装面板上间隔布置有三个矩形窗口，所述矩形窗口的四角设置有圆角，所述吊梁衬板的下端分别连接在所述斗门安装面板上的相邻两个所述矩形窗口之间的位置；在所述斗门安装面板上位于所述吊梁衬板连接处的两侧分别设置有若干数量用于货舱斗门安装的腰型孔，所述腰型孔用于斗门安装时的斗门位置调节。
[0009]
优选的，形成所述尖顶的一对斜板之间的夹角为60～90
°
。
[0010]
优选的，在所述货舱斗门安装前，所述斗门安装面板与所述吊梁衬板点焊连接。
[0011]
安装时如发现斗门安装面板的位置需要进一步调整，则可去掉点焊、调整好斗门安装面板的位置后再重新点焊并焊接加固。
[0012]
优选的，所述自卸船货舱的横向小尖顶结构为采用有限元分析软件进行强度计算和尺寸优化所形成所述小尖顶结构。
[0013]
优选的，所述尖顶的外侧面上铺设有一层耐磨板。
[0014]
优选的，所述吊梁衬板的两侧设置有连接所述斗门安装面板的侧筋板。
[0015]
一种自卸船货舱的横向小尖顶结构的制作方法，包括如下步骤：
[0016]
(1)横向小尖顶结构三维设计：根据自卸船货舱结构及大小，采用三维cad软件，进行自卸船货舱的横向小尖顶结构的三维设计，形成横向小尖顶三维cad图；
[0017]
(2)钢板下料图设计：根据横向小尖顶三维cad图，生成横向小尖顶结构中的斜板、吊梁衬板、斗门安装面板、侧筋板的钢板下料图；其中，所述吊梁衬板、斗门安装面板和侧筋板按理论尺寸形成下料图，所述斜板上与自卸船货舱底部斜壁相接触的侧面预留修正余量、其余侧面按理论尺寸形成下料图；
[0018]
(3)钢板排版及采购：根据横向小尖顶结构的下料图和生产数量，采用排版软件进行下料零件的排版，得到钢板下料的排版切割图和需要采购的钢板数量，根据钢板数量实施钢板的采购；
[0019]
(4)钢板切割下料：根据钢板下料的排版切割图，采用数控等离子切割机，将钢板切割下料成所述的斜板、吊梁衬板、斗门安装面板和侧筋板；
[0020]
(5)横向小尖顶结构组焊：将斜板、吊梁衬板和侧筋板组焊在一起形成横向小尖顶组件；其中，所述斗门安装面板暂不焊接在横向小尖顶组件上；
[0021]
(6)横向小尖顶结构的安装位置标定：在自卸船货舱底部斜壁部位，沿着船体纵向标记好各横向小尖顶结构的安装位置线；
[0022]
(7)自卸船货舱底部斜壁三维扫描测量：将一圆柱型磁铁吸附在自卸船货舱底部斜壁上，并使得圆柱型磁铁的中心轴线对准安装位置线，然后采用三维激光扫描测量仪，对需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁部位连同所述圆柱型磁铁一起进行三维激光扫描测量，得到需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁部位的三维型面数据；
[0023]
(8)自卸船货舱底部斜壁三维造型：根据三维激光扫描测量仪测得的需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁部位的三维型面数据，通过三维软件进行三维造型，形成需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁部位的三维片体，在三维软件中作一垂直于所述三维片体的横截面，所述横截面经过所述圆柱型磁铁的中心轴线与三维片体的交点，以所述横截面为对称平面进行斜板的二次三维设计并形成带厚度的斜板实体，所述斜板实体上与所述三维片体相接触的侧面作为所述斜板的不留修正余量面；
[0024]
(9)斜板侧面修正加工：采用数控三轴数控加工机床和定位工装，将横向小尖顶组件固定在定位工装上，然后对横向小尖顶组件中的斜板上预留修正余量的侧面进行修正加工，修正加工时以步骤(8)中二次三维设计的斜板侧面作为加工走刀的路径以实现所述横向小尖顶结构安装时其斜板侧面与自卸船货舱底部斜壁的精确贴合；
[0025]
(10)横向小尖顶结构的安装：将斗门安装面板点焊到横向小尖顶组件上，然后一起安装至自卸船货舱底部的预定安装位置，对齐安装位置线后进行焊接。
[0026]
作为本发明的进一步改进，所述圆柱型磁铁的数量有两个，所述圆柱型磁铁上分别设置有一激光笔和一数显激光测距笔，所述数显激光测距笔的激光投射方向与所述圆柱型磁铁的中心轴线相垂直，所述激光笔的激光投射方向与所述数显激光测距笔的激光投射方向相垂直，且所述激光笔通过铰轴转动设置在所述圆柱型磁铁的中心轴线平面上；所述圆柱型磁铁上还设置有一激光接收平面，所述激光接收平面与所述数显激光测距笔的激光投射方向相平行；两个所述圆柱型磁铁用于自卸船货舱底部相邻两个横向小尖顶结构的精确定距安装。
[0027]
本发明中，采用两个所述圆柱型磁铁进行相邻两个横向小尖顶结构的精确定距安装的方法如下：
[0028]
s1、第一个圆柱型磁铁的安装：根据步骤(6)中已经划出的各横向小尖顶结构的安装位置线，在第一个安装位置线处安装第一个圆柱型磁铁，并使得第一个圆柱型磁铁上的激光接收平面朝向与所述第一个安装位置线相邻的第二个安装位置线的一侧；转动第一个圆柱型磁铁上的激光笔并观察激光笔在转动过程中其激光是否完全投射在所述的第一个安装位置线上，如有偏移进行调整；
[0029]
s2、第二个圆柱型磁铁的安装：在与第一个安装位置线相邻的第二个安装位置线处安装第二个圆柱型磁铁，并使得第二个圆柱型磁铁上的数显激光测距笔指向第一个圆柱型磁铁的激光接收平面；转动第二个圆柱型磁铁上的激光笔并观察激光笔在转动过程中其激光是否完全投射在所述的第二个安装位置线上，如有偏移进行调整；
[0030]
s3、相邻两安装位置线的激光测距及校正：根据第二个圆柱型磁铁上的数显激光测距笔所测得的到第一个圆柱型磁铁的激光接收平面的距离，以及第一个圆柱型磁铁、第二个圆柱型磁铁的结构尺寸，得到相邻二个安装位置线的距离数据，如相邻二个安装位置线的距离超差，则对第二个安装位置线进行校正，第二个圆柱型磁铁的位置根据校正后的第二个安装位置线重新安装调整，复检校正后的相邻二个安装位置线的距离并确保误差在允许的范围内；
[0031]
s4、下一安装位置线的校正：依次在相邻的第二个安装位置线和第三个安装位置线上、在相邻的第二个安装位置线和第三个安装位置线上、在相邻的第n个安装位置线和第n+1个安装位置线上，重复步骤s1～s3，从而完成所有安装位置线的校正；
[0032]
s5、横向小尖顶结构的安装：在校正后的各安装位置线上进行横向小尖顶结构的安装，从而实现相邻两个横向小尖顶结构的精确定距安装。
[0033]
注意放置圆柱型磁铁时，应使得圆柱型磁铁的中心轴线正好对准安装位置线。
[0034]
作为本发明的更进一步改进，所述圆柱型磁铁的底端开设有v型槽，所述v型槽的形状与所述横向小尖顶结构的尖顶相适配；通过在安装所述横向小尖顶结构的过程中，将两个圆柱型磁铁的所述v型槽吸附在相邻两个横向小尖顶结构的尖顶上，实现相邻两个横向小尖顶结构的精确定距快速安装。
[0035]
本发明中，所述圆柱型磁铁上开设有槽体，所述槽体的中心平面位于所述圆柱型磁铁的中心轴线上，所述激光笔置于所述槽体中。
[0036]
本发明的有益效果是：
[0037]
第一，本发明的一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法，横向小尖顶结构由两块斜板构成尖顶，并在尖顶部设置一对吊梁衬板，在吊梁衬板的下端连接带有矩形窗口的斗门安装面板，整体结构较为简单且方便了施工操作和斗门的安装作业。
[0038]
第二，本发明的一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法，两块斜板在下料时留有修正余量，利用三维激光扫描测量仪对自卸船货舱底部进行扫描得到货舱底部斜壁的实际形状，进而得到与货舱底部斜壁相匹配的斜板侧面形状，由此使得斜板修正后的侧面在与货舱底部斜壁相装配时具有良好的贴合度，消除了因船体焊接造成的货舱底部斜壁变形所导致的货舱底部斜壁形状、尺寸与斜板不匹配的弊端，从而提高了横向小尖顶结构的安装精度，并有利于提高横向小尖顶结构焊接质量。
[0039]
第三，本发明的一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法，利用圆柱型磁铁上设置的激光笔和数显激光测距笔，能够实现横向小尖顶结构安装位置线的精确校正，由此进一步提高了横向小尖顶结构的安装精度。
[0040]
第四，本发明的一种自卸船货舱的横向小尖顶结构及制作方法，改进的圆柱型磁铁上设置有与尖顶形状相适配的v型槽，横向小尖顶结构安装时可以直接将圆柱型磁铁的v型槽定位在尖顶上，由此使得横向小尖顶结构安装更加快捷，且能确保相邻横向小尖顶结构的精确距离。
附图说明
[0041]
图1是本发明的一种自卸船货舱的横向小尖顶结构的示意图；
[0042]
图2是图1中的a-a视图；
[0043]
图3是图2中的吊梁衬板两侧设置侧筋板、下端连接斗门安装面板的结构示意图；
[0044]
图4是图1中涉及斗门安装面板部分的俯视图；
[0045]
图5是圆柱型磁铁的结构示意图；
[0046]
图6是图5的左视图。
[0047]
图中：1、尖顶，2、斜板，3、吊梁衬板，4、斗门安装面板，5、矩形窗口，6、圆角，7、腰型孔，8、货舱底部斜壁，9、圆柱型磁铁，10、激光笔，11、数显激光测距笔，12、激光接收平面，13、v型槽，14、货舱，15、侧筋板，16、铰轴，17、槽体。
具体实施方式
[0048]
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0049]
实施例1：
[0050]
如图1至6所示为本发明的一种自卸船货舱的横向小尖顶结构的实施例，包括用于形成尖顶1的一对斜板2、连接在所述尖顶1的内侧面上且为向下竖立设置的一对吊梁衬板3，所述吊梁衬板3的下端连接有用于安装货舱斗门的斗门安装面板4，所述斗门安装面板4上间隔布置有三个矩形窗口5，所述矩形窗口5的四角设置有圆角6，所述吊梁衬板3的下端分别连接在所述斗门安装面板4上的相邻两个所述矩形窗口5之间的位置；在所述斗门安装面板4上位于所述吊梁衬板3连接处的两侧分别设置有若干数量用于货舱斗门安装的腰型孔7，所述腰型孔7用于斗门安装时的斗门位置调节。
[0051]
优选的，形成所述尖1顶的一对斜板2之间的夹角为60～90
°
。
[0052]
优选的，在所述货舱斗门安装前，所述斗门安装面板4与所述吊梁衬板3点焊连接。
[0053]
安装时如发现斗门安装面板4的位置需要进一步调整，则可去掉点焊、调整好斗门安装面板4的位置后再重新点焊并焊接加固。
[0054]
优选的，所述自卸船货舱的横向小尖顶结构为采用有限元分析软件进行强度计算和尺寸优化所形成所述小尖顶结构。
[0055]
优选的，所述尖顶1的外侧面上铺设有一层耐磨板。
[0056]
优选的，所述吊梁衬板3的两侧设置有连接所述斗门安装面板4的侧筋板15。
[0057]
实施例2：
[0058]
一种采用实施例1的自卸船货舱的横向小尖顶结构的制作方法，包括如下步骤：
[0059]
(1)横向小尖顶结构三维设计：根据自卸船货舱结构及大小，采用三维cad软件，进行自卸船货舱的横向小尖顶结构的三维设计，形成横向小尖顶三维cad图；
[0060]
(2)钢板下料图设计：根据横向小尖顶三维cad图，生成横向小尖顶结构中的斜板2、吊梁衬板3、斗门安装面板4、侧筋板15的钢板下料图；其中，所述吊梁衬板3、斗门安装面板4和侧筋板15按理论尺寸形成下料图，所述斜板2上与自卸船货舱底部斜壁8相接触的侧面预留修正余量、其余侧面按理论尺寸形成下料图；
[0061]
(3)钢板排版及采购：根据横向小尖顶结构的下料图和生产数量，采用排版软件进行下料零件的排版，得到钢板下料的排版切割图和需要采购的钢板数量，根据钢板数量实施钢板的采购；
[0062]
(4)钢板切割下料：根据钢板下料的排版切割图，采用数控等离子切割机，将钢板切割下料成所述的斜板2、吊梁衬板3、斗门安装面板4和侧筋板15；
[0063]
(5)横向小尖顶结构组焊：将斜板2、吊梁衬板3和侧筋板15组焊在一起形成横向小尖顶组件；其中，所述斗门安装面板4暂不焊接在横向小尖顶组件上；
[0064]
(6)横向小尖顶结构的安装位置标定：在自卸船货舱底部斜壁8部位，沿着船体纵向标记好各横向小尖顶结构的安装位置线；
[0065]
(7)自卸船货舱底部斜壁三维扫描测量：将一圆柱型磁铁9吸附在自卸船货舱底部斜壁8上，并使得圆柱型磁铁9的中心轴线对准安装位置线，然后采用三维激光扫描测量仪，对需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁8部位连同所述圆柱型磁铁9一起进行三维激光扫描测量，得到需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁8部位的三维型面数据；
[0066]
(8)自卸船货舱底部斜壁三维造型：根据三维激光扫描测量仪测得的需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁8部位的三维型面数据，通过三维软件进行三维造型，形成需要安装横向小尖顶结构的自卸船货舱底部斜壁8部位的三维片体，在三维软件中作一垂直于所述三维片体的横截面，所述横截面经过所述圆柱型磁铁9的中心轴线与三维片体的交点，以所述横截面为对称平面进行斜板2的二次三维设计并形成带厚度的斜板2实体，所述斜板2实体上与所述三维片体相接触的侧面作为所述斜板2的不留修正余量面；
[0067]
(9)斜板侧面修正加工：采用数控三轴数控加工机床和定位工装，将横向小尖顶组件固定在定位工装上，然后对横向小尖顶组件中的斜板2上预留修正余量的侧面进行修正加工，修正加工时以步骤(8)中二次三维设计的斜板侧面作为加工走刀的路径以实现所述横向小尖顶结构安装时其斜板2侧面与自卸船货舱底部斜壁8的精确贴合；
[0068]
(10)横向小尖顶结构的安装：将斗门安装面板4点焊到横向小尖顶组件上，然后一起安装至自卸船货舱底部的预定安装位置，对齐安装位置线后进行焊接。
[0069]
作为本实施例的进一步改进，所述圆柱型磁铁9的数量有两个，所述圆柱型磁铁9上分别设置有一激光笔10和一数显激光测距笔11，所述数显激光测距笔11的激光投射方向与所述圆柱型磁铁9的中心轴线相垂直，所述激光笔10的激光投射方向与所述数显激光测距笔11的激光投射方向相垂直，且所述激光笔10通过铰轴16转动设置在所述圆柱型磁铁9的中心轴线平面上；所述圆柱型磁铁9上还设置有一激光接收平面12，所述激光接收平面12与所述数显激光测距笔11的激光投射方向相平行；两个所述圆柱型磁铁9用于自卸船货舱
底部相邻两个横向小尖顶结构的精确定距安装。
[0070]
本实施例中，采用两个所述圆柱型磁铁9进行相邻两个横向小尖顶结构的精确定距安装的方法如下：
[0071]
s1、第一个圆柱型磁铁的安装：根据步骤(6)中已经划出的各横向小尖顶结构的安装位置线，在第一个安装位置线处安装第一个圆柱型磁铁9，并使得第一个圆柱型磁铁9上的激光接收平面12朝向与所述第一个安装位置线相邻的第二个安装位置线的一侧；转动第一个圆柱型磁铁9上的激光笔10并观察激光笔10在转动过程中其激光是否完全投射在所述的第一个安装位置线上，如有偏移进行调整；
[0072]
s2、第二个圆柱型磁铁的安装：在与第一个安装位置线相邻的第二个安装位置线处安装第二个圆柱型磁铁9，并使得第二个圆柱型磁铁9上的数显激光测距笔11指向第一个圆柱型磁铁9的激光接收平面12；转动第二个圆柱型磁铁9上的激光笔10并观察激光笔10在转动过程中其激光是否完全投射在所述的第二个安装位置线上，如有偏移进行调整；
[0073]
s3、相邻两安装位置线的激光测距及校正：根据第二个圆柱型磁铁9上的数显激光测距笔11所测得的到第一个圆柱型磁铁9的激光接收平面12的距离，以及第一个圆柱型磁铁9、第二个圆柱型磁铁9的结构尺寸，得到相邻二个安装位置线的距离数据，如相邻二个安装位置线的距离超差，则对第二个安装位置线进行校正，第二个圆柱型磁铁9的位置根据校正后的第二个安装位置线重新安装调整，复检校正后的相邻二个安装位置线的距离并确保误差在允许的范围内；
[0074]
s4、下一安装位置线的校正：依次在相邻的第二个安装位置线和第三个安装位置线上、在相邻的第二个安装位置线和第三个安装位置线上、在相邻的第n个安装位置线和第n+1个安装位置线上，重复步骤s1～s3，从而完成所有安装位置线的校正；
[0075]
s5、横向小尖顶结构的安装：在校正后的各安装位置线上进行横向小尖顶结构的安装，从而实现相邻两个横向小尖顶结构的精确定距安装。
[0076]
注意放置圆柱型磁铁9时，应使得圆柱型磁铁9的中心轴线正好对准安装位置线。
[0077]
作为本实施例的更进一步改进，所述圆柱型磁铁9的底端开设有v型槽13，所述v型槽13的形状与所述横向小尖顶结构的尖顶1相适配；通过在安装所述横向小尖顶结构的过程中，将两个圆柱型磁铁9的所述v型槽13吸附在相邻两个横向小尖顶结构的尖顶上，实现相邻两个横向小尖顶结构的精确定距快速安装。
[0078]
本实施例中，所述圆柱型磁铁9上开设有槽体17，所述槽体17的中心平面位于所述圆柱型磁铁的中心轴线上，所述激光笔10置于所述槽体17中。
[0079]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。