一种船舶艏部工件的设计方法及船舶与流程

本申请属于船舶建造领域，特别是涉及一种船舶艏部工件的设计方法及船舶。

背景技术：

1、船舶在航行过程中，船舶艏部是位于船舶最前端的结构，承受着船舶最大的水压力、波浪冲击力和外部碰撞力。一方面，船舶的艏柱需要有足够的刚度和强度，保证船舶的结构稳定性以应对较大水流冲击；另一方面，部分对航速有要求的船舶，为了保证良好的快速性，船舶首部一般会采用较小角度的外板结构，有利于减小船舶阻力。

2、在船舶建造过程中，需要兼顾以上因素来设计船舶艏部工件，由于艏部线型设计导致艏部平台面及横剖面的截面形状瘦削，造成施工空间有限，施工困难，同时为了保证艏部结构的强度，通常采用工件作为船舶艏柱的建造材料，工件通常为实心铁件，在满足结构要求的同时带来了结构重量和负荷较大的问题，为达到船舶轻量化的目的，提高船舶运输效率、降低能耗成本，需控制工件的设计范围，使其在满足艏部所有狭小空间施工的基准上，降低所使用工件的总重量，以达到船舶整体航行效能提升。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种船舶艏部工件的设计方法及船舶，用于解决现有船舶艏部工件轻量化程度较低、结构强度较差，无法同时均衡结构轻量化和结构强度设计因素的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种船舶艏部工件的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：

3、s1：分别以横剖面、纵剖面、水平剖面对船舶艏部的结构进行表达，确定船舶艏部的结构线型；

4、s2：建立判别船舶艏部狭小空间施工的作业基准；

5、s3：确定所述横剖面和所述水平剖面中属于狭小空间的边界；

6、s4：确定所述边界与船体外板的相交点，根据所述相交点确定工件的样条曲线；

7、s5：根据所述样条曲线建立工件内部的挖空基准，对工件内部进行挖空，完成工件的设计。

8、在一个实施方式中，步骤s1中，

9、所述横剖面的剖面及剖面跨距以肋位及肋位间距为剖面基准；

10、所述水平剖面的剖面跨距以船体甲板和船体平台为剖面基准；

11、所述纵剖面为船舶艏部工件的中纵剖面。

12、在一个实施方式中，步骤s2中，

13、所述作业基准包括极限施工宽度wmin和所述纵剖面的最小边界长度lmin。

14、在一个实施方式中，步骤s3中，

15、以s2中确定的所述作业基准为标准，将尺寸小于所述作业基准的区域确定为所述水平剖面和所述横剖面的狭小空间的内部边界。

16、在一个实施方式中，步骤s3包括排除部分所述狭小空间的步骤：根据步骤s2获得的狭小空间，所述狭小空间的纵向尺寸小于li区域不属于狭小空间，其中，li为纵向优化参数。

17、在一个实施方式中，步骤s4中，

18、所述样条曲线在折角处设有圆弧过渡，且所述折角处与船体内部构件设有避开距离。

19、在一个实施方式中，所述圆弧过渡的圆弧半径不小于200mm；所述避开距离设为200mm～300mm。

20、在一个实施方式中，步骤s5中，所述挖空基准包括挖空角度基准α和挖空深度基准d，其中，

21、所述挖空角度基准α的选取范围为15°～25°；

22、所述挖空深度基准d的选取以挖空后的水平及垂直平直段尺寸为50mm～150mm为基准。

23、在一个实施方式中，在船舶艏部工件的第一挖空区域，所述挖空角度基准α以相邻挖空区域之间的水平连接板为中心面上下对称设置；

24、在船舶艏部工件的第二挖空区域，所述挖空角度基准α以相邻挖空区域之间的垂向连接板为中心面两侧对称设置。

25、本申请还提供一种船舶，包括船舶艏部工件，所述船舶艏部工件按照如以上技术方案所述的船舶艏部工件的设计方法设计完工。

26、与现有技术相比，本申请提供的技术方案具有以下有益效果：

27、1、本申请的船舶艏部工件的设计方法通过优化工件设计流程，分别以横剖面、纵剖面、水平剖面多个方向对船舶艏部的结构进行表达，获取精确线型结构；建立狭小空间施工的作业基准，合理预判操作区域，便于后期艏部工件的施工安装；分别以横剖面和水平剖面确定狭小空间的边界、以边界与船体外板的相交点确定工件的样条曲线，并对样条曲线进行拟合，以避免结构尖角或干涉，更贴合船型设计；根据所述样条曲线建立工件内部的挖空基准并根据挖空基准对工件进行减重处理，使其在满足艏部所有狭小空间施工的基准上，有效的降低共工件的重量。

28、2、应用了通过本申请设计方法完工的艏部工件的船舶同时满足结构轻量化和结构强度双重标准，尤其是针对船舶艏部工件为铸钢件的情况，挖空设计极大的减轻了船舶艏部的重量，降低了船舶的运输成本，提升了船舶运输效能。

技术特征：

1.一种船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，步骤s1中，

3.根据权利要求1所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，步骤s2中，

4.根据权利要求1所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，步骤s3中，

5.根据权利要求4所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，步骤s3包括排除部分所述狭小空间的步骤：根据步骤s2获得的狭小空间，所述狭小空间的纵向尺寸小于li区域不属于狭小空间，其中，li为纵向优化参数。

6.根据权利要求1所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，步骤s4中，

7.根据权利要求6所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，步骤s5中，所述挖空基准包括挖空角度基准α和挖空深度基准d，其中，

9.根据权利要求8所述的船舶艏部工件的设计方法，其特征在于，

10.一种船舶，其特征在于，包括船舶艏部工件，所述船舶艏部工件按照如权利要求1～9中任一项所述的船舶艏部工件的设计方法设计完工。

技术总结
本申请提供了一种船舶艏部工件的设计方法及船舶，设计方法包括：S1：分别以横剖面、纵剖面、水平剖面对船舶艏部的结构进行表达，确定船舶艏部的结构线型；S2：建立判别船舶艏部狭小空间施工的作业基准；S3：确定横剖面和水平剖面中属于狭小空间的边界；S4：确定边界与船体外板的相交点，根据相交点确定工件的样条曲线；S5：根据样条曲线建立工件内部的挖空基准，对工件内部进行挖空，完成工件的设计。通过本申请设计方法制造的船舶艏部工件同时满足结构轻量化和结构强度双重标准，尤其是针对船舶艏部工件为铸钢件的情况，极大的减轻了船舶艏部的重量，降低了船舶的运输成本，提升了船舶运输效能。

技术研发人员：刘美妍,周科伟,范清水,徐淑琴,罗萍萍,万志敏,张莉莉,刘以高,王云鹏,毛炜逸
受保护的技术使用者：江南造船（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13