一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构的制作方法

本技术涉及船舶设备，具体为一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构。

背景技术：

1、现有技术中的港作拖轮艏部护舷托架，其结构主要包括：一块沿船艏弧形轮廓设置的圆弧托板、一块上面板、一块下面板以及多块垂直设置的首肘板（或称隔板、筋板）。所述圆弧托板用于直接承托o型橡胶护舷；上面板和下面板分别构成托架的顶部和底部；首肘板的内侧边缘焊接于船体外板，外侧边缘则与圆弧托板、上面板和下面板焊接固定，共同构成一个箱式支撑结构，以将护舷传递的顶推力分散至船体主结构。

2、然而，有限元分析研究表明，该传统结构存在以下显著缺陷：

3、（1）应力集中问题：在承受局部或整体载荷时，结构的最大应力高度集中于圆弧托板与各首肘板的焊接连接处。该区域作为关键的力传递节点，由于载荷难以向相邻肘板有效扩散，导致局部应力过高，成为结构薄弱环节，在长期作业下易引发疲劳损伤。

4、（2）抗偏载能力不足：在模拟拖轮进行斜向顶推作业（即承受偏心载荷）时，托架的艏侧区域因几何上的局部刚度较弱，其承受的应力远高于正向顶推工况。这表明现有结构抵抗扭转和剪切的能力不足，在复杂的偏载作业下存在安全隐患。

5、为解决上述问题，现有技术中出现了如专利公开号为cn208007242u的改进方案，其在隔板（即肘板）上开设减轻孔，并将圆弧托板在与水平夹角25~30度的部位改为直线设计且设置加强材。该方案虽在一定程度上缓解了应力集中，但其优化手段主要局限于修改局部线型和加强单一隔板，既未从根本上解决将各独立肘板连接成整体受力框架的问题，也未通过引入桁架等结构来针对性提升托架在偏心载荷下的整体抗扭刚度。

6、因此，在面对斜向顶推等复杂工况时，现有结构的抗偏载能力与整体刚度仍显不足。为从根本上解决这一问题，亟需一种全新的、能有效抵抗偏载并具备高刚度的拖轮护舷托架结构。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种解决现有技术中护舷托架在肘板连接处存在应力集中、且在承受斜向顶推等偏心载荷时整体抗扭刚度不足、易在艏侧区域产生过高应力的问题的抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构。

2、本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，包括托架圆弧板、上面板和下面板，托架圆弧板通过垫板抵接在船舶护舷上，上面板和下面板的其中一侧端与船体固定，另一侧端通过圆钢一上一下的固定在托架圆弧板的顶部和底部上，在上面板和下面板之间固定设有若干块肘板，肘板沿托架圆弧板的布置方向间隔设置，还包括至少一组中部框架和水平贴板加强筋；

3、所述的中部框架沿托架圆弧板的布置方向竖直地固定在肘板的腹板中部上，中部框架的顶部与上面板的底部固定连接，中部框架的底部与下面板的顶部固定连接；

4、所述的水平贴板加强筋沿托架圆弧板的布置方向固定在托架圆弧板的内侧壁上且与肘板的腹板固定连接。

5、本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，在中部框架的中部开设有减材孔。

6、本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，所述的减材孔为圆形、椭圆形或三角形中的一种。

7、本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，所述的中部框架和水平贴板加强筋分别设置有两组，每组中部框架正对的托架圆弧板的内侧面上均具有一组所述的水平贴板加强筋。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：

9、（1）该中部框架将独立的肘板在其腹板中部连接成一个整体受力单元，形成了坚固的内部骨架，当托架承受斜向顶推等偏心载荷时，此框架能强制所有肘板协同工作，共同抵抗扭转变形，从而极大地提高了整个托架结构的整体抗扭刚度和抗剪切能力，特别是艏侧薄弱区域，有效解决了因“局部弱刚度”导致的应力集中问题，显著提升了作业安全性和结构可靠性。

10、（2）中部框架设置在肘板的跨中位置，相当于将肘板的自由支撑长度有效缩短，这一设计显著提高了每一块肘板自身的面外抗弯曲刚度和抗屈曲稳定性，使它们在承受载荷时变形更小、更加稳固，从基础层面优化了结构的力学性能。

11、（3）加强筋沿托架圆弧板的内侧壁设置，并将所有肘板在该关键受力区域连接起来，这相当于在应力最集中的圆弧托板与肘板焊接区域背后增加了一道“加强环”，能直接将局部载荷（尤其是压载）传递并分散到多块相邻的肘板上，避免了应力在单一焊接节点处过度集中，从而有效降低了疲劳损伤的风险。

1.一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，包括托架圆弧板、上面板和下面板，托架圆弧板通过垫板抵接在船舶护舷上，上面板和下面板的其中一侧端与船体固定，另一侧端通过圆钢一上一下的固定在托架圆弧板的顶部和底部上，在上面板和下面板之间固定设有若干块肘板，肘板沿托架圆弧板的布置方向间隔设置，其特征在于：还包括至少一组中部框架和水平贴板加强筋；

2.根据权利要求1所述的一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，其特征在于：在中部框架的中部开设有减材孔。

3.根据权利要求2所述的一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，其特征在于：所述的减材孔为圆形、椭圆形或三角形中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种抗偏载高刚度的拖轮护舷托架结构，其特征在于：所述的中部框架和水平贴板加强筋分别设置有两组，每组中部框架正对的托架圆弧板的内侧面上均具有一组所述的水平贴板加强筋。