一种肘板及船舶的制作方法

本发明属于船舶建造技术领域，尤其涉及一种肘板及船舶。

背景技术：

在常见的游轮与货轮中，如图1所示，从船首到船尾依次设置有多个货舱50，用于承载货物或成品油等。每个货舱50的前后均焊接有水密横舱壁60。在货舱50的下方为压载水舱10，压载水舱10由外底板30与内底板20围设形成，且外底板30与内底板20在压载水舱10内分别焊接有外底纵骨301与内底纵骨201。

在靠近水密横舱壁60的强框底部，连接内底纵骨201与外底纵骨301的肋板40因强制变形会引起应力集中。如图1和图2所示，在肋板40的一侧焊接有肘板100，肘板100的顶部延伸有圆弧软趾110，肘板100的顶部与圆弧软趾110共同焊接于内底纵骨201，肘板100的底部焊接于外底纵骨301，肘板100的一侧与肋板40的侧面焊接相连。通过对现有的肘板100进行有限元分析可知，肘板100对改善靠近水密横舱壁的强框底部结构连接处(内底纵骨201与肋板40之间、肋板40与外底纵骨301之间)的应力集中起到的作用较小，无法满足csr(散货船和油船架构共同规范)的规范要求。

因此，需要一种肘板及船舶来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种肘板，以改善靠近水密舱横壁的强框底部结构连接处的应力集中的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种船舶，以改善靠近水密舱横壁的强框底部结构连接处的应力集中的问题。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

一种肘板，设置于船舶的压载水舱内的肋板的一侧，所述肋板与水密横舱壁相邻设置，所述压载水舱包括内底板与外底板，所述内底板与所述外底板上下相对设置，并围成所述压载水舱的腔体；所述肘板包括首尾连接的顶壁、固定侧壁、底壁以及自由侧壁；所述固定侧壁焊接于所述肋板的一侧；所述顶壁焊接于所述内底板，所述底壁焊接于所述外底板；所述自由侧壁为向内凹陷的圆弧面。

进一步地，所述自由侧壁的顶端、中间位置以及底端与所述固定侧壁的纵向间距分别为h1、h2和h3，且h1＞h2，h3＞h2。

进一步地，h1＝h3，所述自由侧壁在所述肘板的纵向截面上为半径为r1的第一圆弧段。

进一步地，h1＜h3，所述自由侧壁在所述肘板的纵向截面上为半径为r1的第一圆弧段和半径为r2的第二圆弧段，所述第一圆弧段位于所述第二圆弧段的上方，且平滑连接为一体。

进一步地，所述第二圆弧段的半径r2为125mm～600mm。

进一步地，所述固定侧壁靠近所述顶壁的位置处向内凹陷形成疲劳孔，所述疲劳孔贯穿所述肘板沿其厚度方向的两端。

进一步地，所述疲劳孔在所述固定侧壁的外缘与所述顶壁的最小间距为15mm。

进一步地，所述固定侧壁与所述底壁之间开设有通焊孔，所述通焊孔贯穿所述肘板沿其厚度方向的两端。

进一步地，所述通焊孔的半径为35mm～75mm。

一种船舶，包括上述的肘板。

本发明的有益效果为：

本发明提出的一种肘板以及船舶，将肘板的自由侧壁设置成向内凹陷的圆弧面，使得集中于肋板上端的应力分散于肋板的上下两端，实现了靠近水密横舱壁的强框底部结构连接处的应力均衡分配，降低了靠近水密横舱壁的强框底部结构连接处的最大应力值，改善了肋板的应力集中，提高了船舶的结构强度和安全性。由于该肘板有效改善了靠近水密横舱壁的强框底部结构连接处的应力集中问题，无需在肋板的中间位置加装局部纵桁，实现了船舶建造的轻量化。

附图说明

图1是现有的船舶的压载水舱的局部纵截面视图；

图2是现有的肘板的端面视图；

图3是本发明实施例一提供的第一种肘板的端面视图；

图4是本发明实施例二提供的第二种肘板的端面视图。

图中部件名称和标号如下：

100、肘板；110、圆弧软趾；

10、压载水舱；20、内底板；201、内底纵骨；30、外底板；301、外底纵骨；40、肋板；50、货舱；60、水密横舱壁；

1、肘板；11、顶壁；12、固定侧壁；13、底壁；14、自由侧壁；2、疲劳孔；3、通焊孔。

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，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例公开了一种船舶，从船首到船尾依次设置有多个货舱50，用于承载货物或成品油等。每个货舱50的前后均焊接有水密横舱壁60。在货舱50的下方为压载水舱10，压载水舱10包括外底板30与内底板20，外底板30与内底板20上下相对设置，并围成压载水舱10的腔体。外底板30与内底板20在压载水舱10内分别焊接有外底纵骨301与内底纵骨201。

在靠近水密横舱壁60的强框底部，连接内底纵骨201与外底纵骨301的肋板40因强制变形会引起应力集中。现有的肘板100对内底纵骨201与肋板40之间以及肋板40与外底纵骨301之间的应力集中改善效果不明显，难以满足船舶的建造要求。

为解决上述问题，本实施例还公开了一种肘板1，该肘板1设置于船舶的压载水舱10内的肋板40的一侧。肘板1包括首尾连接的顶壁11、固定侧壁12、底壁13以及自由侧壁14。固定侧壁12焊接于肋板40的一侧。顶壁11焊接于内底板20，底壁13焊接于外底板30。自由侧壁14为向内凹陷的圆弧面。

本实施例的肘板1的自由侧壁14为向内凹陷的圆弧面，将集中于肋板40上端的应力分散于肋板40的上下两端，实现了靠近水密横舱壁60的强框底部结构连接处的应力均衡分配，降低了靠近水密横舱壁60的强框底部结构连接处的最大应力值，改善了肋板40的应力集中，提高了船舶的结构强度和安全性。由于该肘板1有效改善了靠近水密横舱壁60的强框底部结构连接处的应力集中问题，无需在肋板40的中间位置加装局部纵桁，实现了船舶建造的轻量化。

本实施例的肘板1的结构简单，便于加工制造。同时，能够更好地在钢材上进行套料，有利于提高钢材的利用率，降低肘板1的生产成本，节约资源。

如图3所示，自由侧壁14的顶端、中间位置以及底端与固定侧壁12的纵向间距分别为h1、h2和h3，且h1＞h2，h3＞h2。自由侧壁14与固定侧壁12之间的间距由自由侧壁14的顶端到其中间位置逐渐变小，并由自由侧壁14的中间位置到其底端逐渐变大。

具体地，在肘板1的纵截面上，固定侧壁12形成竖直段，顶壁11形成第一水平段，底壁13形成第二水平段，自由侧壁14形成圆弧段。为了便于描述，定义第一水平段与圆弧段的交点为a点，第二水平段与圆弧段的交点为b点，肘板1在高度方向的中线与圆弧段的交点为c点，竖直段与第一水平段的交点为0点。在肘板1的纵截面上，h1为a点到竖直段(或o点)的间距，h2为c点到竖直段的间距，h3为b点到竖直段的间距。

优选地，h1＝h3，自由侧壁14的顶端与固定侧壁12的纵向间距h1与自由侧壁14的底端与固定侧壁12的纵向间距h3相等，使得自由侧壁14在肘板1的纵向截面上为半径为r1的第一圆弧段。即，第一圆弧段为a点、b点与c点所在圆的一部分。

本实施例的h1的长度为125mm～400mm，h2的长度为95mm～125mm，h3的长度为125mm～400mm。例如，h1＝h3＝130mm，h2＝95mm、h1＝h3＝200mm，h2为100mm，或者h1＝h3＝400mm，h2＝120mm等。需要说明的是，当h1与h3均为125mm时，h2的长度小于125mm，以避免自由侧壁14形成竖直平面。

继续如图3所示，固定侧壁12靠近顶壁11的位置处向内凹陷形成疲劳孔2，疲劳孔2贯穿肘板1沿其厚度方向的两端。根据对肘板1的疲劳强度分析，肘板1的疲劳破坏容易发生在疲劳孔2附近，因此，该疲劳孔2能够降低肘板1与肋板40在此处的应力集中，提高肘板1的疲劳强度，延长肘板1的使用寿命。

具体地，本实施例的疲劳孔2为半圆孔，由固定侧壁12的表面向内凹陷形成。该疲劳孔2的半径为35mm～75mm。例如，疲劳孔2的半径可以35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm以及75mm等。疲劳孔2的半径可以根据肘板1的尺寸进行适应性调整。

本实施例的疲劳孔2在固定侧壁12的外缘与顶壁11的最小间距为15mm。如图3所示，疲劳孔2在肘板1的纵截面上与竖直段的交点为f点和g点，其中f点与第一水平段的间距最近，即o点与f点的间距为15mm。

继续如图3所示，固定侧壁12与底壁13之间开设有通焊孔3，通焊孔3贯穿肘板1沿其厚度方向的两端。通焊孔3既能保证对接焊缝与连续焊缝的通焊要求，也可以通过通焊孔3减少在肘板1角落的积水。

本实施例的通焊孔3的半径为35mm～75mm。例如，通焊孔3的半径可以35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm以及75mm等。

实施例二

本实施例公开了一种肘板1，该肘板1与实施例一中的肘板1基本相同。主要区别点在于：

如图4所示，h1＜h3，自由侧壁14的顶端与固定侧壁12的纵向间距h1小于自由侧壁14的底端与固定侧壁12的纵向间距h3，使得自由侧壁14在肘板1的纵向截面上为半径为r1的第一圆弧段和半径为r2的第二圆弧段，第一圆弧段位于第二圆弧段的上方，且平滑连接为一体。

具体地，延长肘板1的底壁13在其纵向截面的长度，从b点延长至e点，使得肘板1在底部形成向外延伸的趾端。该趾端增强了肘板1在底部的疲劳强度，使得肘板1在改善靠近水密横舱壁60的强框底部结构连接处的应力集中的前提下，进一步增强了肘板1的疲劳强度，延长了肘板1的使用寿命。

本实施例的第二圆弧段与e点在竖直方向的间距为15mm～35mm，第二圆弧段在e点处的切线与第二水平段的夹角为15°。第二圆弧段的半径r2为125mm～600mm。例如，r2可以125mm、200mm、300mm、400mm、500mm或600mm等。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。