一种液货船主甲板结构的制作方法

1.本技术涉及一种液货船主甲板结构，涉及主甲板纵骨和强框结构在主甲板下面的结构，属于船舶结构设计技术领域。


背景技术：

2.装载液体货物的船舶主要有三类。1.原油船，主要从事原油的运输、有时也载运燃料油类的成品油。2.成品油船，主要从事成品油类的运输，船舶尺度较小、舱容小但是舱多，可同时运载多种货油。3.化学品船，这种船是以散装形式联运大宗的食用类或工业用液体货物。食用类如植物油、酒、水等货物；工业类如硫酸、溶剂等一些有毒的化学品。这类船需要洗舱，洗舱程序也颇为复杂。洗舱是指为了一定的目的而使用泵浦将一定压力的洗舱介体(海水或在海水内加入洗涤剂的清洗液)经由洗舱机喷射到油舱内部心将舱内表面的脏污物质洗掉。
3.液货船的主甲板上的纵骨和强框布置目前有两种形式，布置在主甲板的上面和主甲板的下面。纵骨和强框布置在主甲板上面的结构形式一般适合于成品液货船和化学品船，这样可以保证主甲板下的内舱无结构，减少洗舱面积，减轻洗舱难度，因为成品液货船和化学品船要经常装载不同的货物品类，在装载另一个货物品类之前需要洗舱，否则不同品类的货物会污染新的货品，造成新的货物损失。例如装载柴油的货舱不清洗干净就无法装载汽油。
4.而对于运载原油货船来说，纵骨和强框通常布置在主甲板的下面，因为原液货船运输的货物种类就是原油，不需要经常洗舱，一般可能5年左右进入船坞进行检验修理的时候洗一次货舱，因此纵骨和强框通常布置在主甲板的下面。
5.主甲板的纵骨和强框布置在主甲板的上面虽然减小了主甲板下面的洗舱面积，但是也带来了一个问题，主甲板上面的纵骨和强框密密麻麻的布置在露天甲板上，给露天甲板上的系泊绞车、带缆桩、吊机、集管仓库、人行通道、直升机降落的布置带来了不便，而且主甲板上面的纵骨和强框禁受风吹日晒，容易产生锈蚀，需要不定期对主甲板上面的纵骨和强框进行除锈、刷油漆等日常保养，增加了海员的工作量。
6.故此，亟待提出一种甲板纵骨和强框翻在主甲板下面的结构形式，但其表面光滑且利于洗舱的结构，以解决现有技术中存在的一些问题。


技术实现要素：

7.本技术要解决的技术问题是现有液货船甲板纵骨和强框布置在主甲板上面导致泊绞车、带缆桩、吊机、集管仓库、人行通道布置困难、维护保养麻烦、维护成本高的问题。
8.为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是提供了一种液货船主甲板结构，其特征在于，包括主甲板，主甲板下面设有横纵阵列分布的u型纵骨和u型强框，所述u型强框开设有供u型纵骨穿过的u型孔，u型纵骨连续地穿过u型强框；u型纵骨穿过u型强框的位置与u型强框固定连接。
9.优选的，所述u型纵骨和u型强框的横截面均为u型，u型强框的高度大于u型纵骨的高度两倍及以上。进一步的，所述u型纵骨包括两侧的侧板和底部的圆弧板，所述侧板与竖直面的夹角范围设为0
°
～60
°
。同样的，所述u型强框包括两侧的侧板和底部的圆弧板，所述侧板与竖直面的夹角范围设为0
°
～60
°
。
10.优选的，相邻的u型强框之间设有隔板，隔板方向设为沿着u型纵骨方向，隔板两端分别与两侧的u型强框固定连接，隔板朝向u型纵骨的侧边与u型纵骨固定连接。进一步的，所述隔板为多个，沿u型强框等距分布。
11.本技术优点在于，采用把u型纵骨和u型强框布置在主甲板下面的方案，可以使露天甲板无冗余的结构存在，减少露天甲板上结构的维护成本，可以最大限度地减少液货船主甲板下纵骨和强框的表面积，从而减少了液货船洗舱作业面积约30％，节省了液货船洗舱费用，又可以减小船厂油漆涂装面积，节约了船厂的人力和物力成本，提高造船的竞争力。此外，u型强框相当于双层夹心结构，有效增强了舷侧与中纵之间连接刚度，对于提高液货船甲板结构的横向刚度均有较大贡献。
附图说明
12.图1为实施例中提供的液货船主甲板弱框横剖面示意图，其中θ为u型纵骨的侧板与竖直面的夹角；
13.图2为实施例中提供的液货船主甲板强框横剖面示意图；
14.图3为图2中a-a剖面，展示u型纵骨穿过u型强框，其中β为u型强框(2)的侧板与竖直面的夹角；
15.附图标记：u型纵骨1，u型强框2，隔板3，u型纵骨自身转圆线4，u型强框自身转圆线5，主甲板6。
具体实施方式
16.为使本技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
17.实施例
18.本实施例提供的是液货船主甲板结构，包括主甲板6，设置在液货船主甲板处的u型纵骨1位于主甲板的下面，多个u型纵骨1按照纵骨间距lb平行分布，主甲板下还设置有垂直于u型纵骨1的u型强框2，多个u型强框2按照强框间距lf平行分布，u型强框2上开设有供u型纵骨1穿过的u型孔，u型纵骨1连续地穿过u型强框2，u型纵骨1与u型强框2固定连接形成横纵阵列分布，对主甲板起到结构加强作用。
19.u型纵骨1和u型强框2的截面均为u型；u型强框2的高度大于u型纵骨1的高度两倍及以上；u型纵骨1和u型强框2均为空心u型，一方面减轻结构质量，另一方面避免出现尖锐拐角导致局部应力增加，在同等质量的情况下，空心u型的u型纵骨1和u型强框2结构强度更高。
20.具体的，u型纵骨1为一空心而非实心结构，可能的实现方式有：u型纵骨1由两块侧板和底部一圆弧板拼接而成；或者u型纵骨1由一整块钢板压弯成型出u型；或者u型纵骨1由若干块板焊接出u型。u型纵骨1阵列分布，多个u型纵骨1按照一定的纵骨间距lb平行固定在主甲板下面，固定方式为u型纵骨1的两侧板的上边缘与主甲板焊接固定。类似的，u型强框2
按照一定的强框间距lf焊接在主甲板下面。
21.在可能的实现方式中，u型纵骨1的侧板与竖直面成一夹角θ，θ的范围为0
°
～60
°
；类似的，u型强框2的侧板与竖直面成一角度β，β的变化范围为0
°
～60
°
。
22.在可能的实现方式中，相邻的u型强框2通过隔板3两端固定焊接，隔板3设置多个沿u型强框2的方向间隔布置。具体的，隔板3设置在u型纵骨1所在位置，隔板3朝向u型纵骨1的侧边焊接在u型纵骨1上。
23.在可能的实现方式中，u型纵骨1内填充有复合材料以增强结构强度。
24.本实施例提供的液货船主甲板结构在具体实施安装时，可参照以下实施步骤：
25.结合图1，根据规范计算得到最小纵骨间距，然后根据以往设计经验和优化计算结果选择合适的纵骨间距，纵骨间距的选择直接影响结果重量。纵骨间距过小，则纵骨数量多，船厂焊接工作量大，纵骨间距大，则甲板板厚要求厚，主甲板重量重，纵骨间距一定有一个最优解，设计者可以通过excel编程得到甲板纵骨间距的最优解。
26.确定u型纵骨的尺寸。按照规范的要求，纵骨需要满足承受局部压力作用的纵骨的剖面模数、承受船体梁总纵弯曲要求、屈曲要求。为此，在实际计算过程中，首先根据规范确定纵骨腹板最小厚度，然后调整纵骨高度，使得纵骨同时满足规范对于剪切强度、弯曲强度和屈曲强度的要求，由于采用的是u型纵骨，由两块侧板和一段圆弧板组成，因此纵骨厚度、纵骨高度、纵骨侧板与竖直平面的夹角θ、圆弧板半径都可以成为需要确定的对象，以上三个因素可以通过excel编程得到同时满足剪切强度、弯曲强度、总纵强度、模数要求、屈曲强度的最优解，从而达到减轻纵骨的重量的目的。
27.确定u型强框的尺寸。典型强框的设计主要依赖于直接强度计算。但是在设计之初，适当考虑强框的布置问题和强框间距，对于后期构件尺寸的选取也起到了重要作用。u型强框的厚度、u型强框高度、强框侧板与竖直平面的夹角β、圆弧板半径这几个要素也可以通过穷举法得到最小的强框重量。最后进行三维有限元舱段模型计算最终确定强框尺寸。
28.布置u型强框内的隔板。由于u型强框是一个空心的结构，需要按一定间距布置隔板防止屈曲。根据规范要求，一般是不大于4个纵骨间距布置一个隔板。
29.密度对重量控制的影响，不言而喻。在满足同样性能要求的前提下，选用密度低的材料，重量自然会适当减轻。复合材料通常选用大量的硬质泡沫作为填充材料，国内应用较多的是聚氨酯泡沫或者一种高分子泡沫-聚甲基丙烯酰亚氨泡沫或其他密度低的复合材料，该复合材料可以填充在u型纵骨内。
30.本实用新型的实施例完成了大量的、全面的计算分析工作来分析结构的合理性和可靠性。在本实用新型开发中应用的分析技术有：满足规范舱段有限元分析技术、基本结构规范计算、局部强度计算等。
31.本实用新型采用u型纵骨和u型强框布置在主甲板下面的方法，可以使露天甲板无冗余的结构存在，减少露天甲板上结构的维护成本，可以最大限度地减少液货船主甲板下纵骨和强框的表面积，从而减少了液货船洗舱作业面积约30％，节省了液货船洗舱费用，又可以减小船厂油漆涂装面积，节约了船厂的人力和物力成本，提高中国造船的国际竞争力。此外，u型强框相当于双层夹心结构，有效增强了舷侧与中纵之间连接刚度，对于提高液货船甲板结构的横向刚度均有较大贡献。
32.以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但本实用新型并不限制于以上
描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。