一种船舶肘板结构的制作方法

1.本发明涉及船舶结构技术领域，尤其涉及一种船舶肘板结构。


背景技术：

2.船体的抗疲劳强度对于船舶安全性至关重要，疲劳强度差容易导致船体破损，造成人员及经济的损伤。影响疲劳寿命的因素较多，主要包括载荷的频率、焊接不良、节点形式不当或周围环境变化等。以上的种种原因，都会引起节点连接处应力集中，从而造成疲劳损坏。船体上容易出现应力集中的地方是焊缝的根部和趾端，肘板的端部，切口的根部，构件尺寸突变处等。因此，在船体结构设计上应当尽量避免应力集中，提高疲劳寿命。
3.在通过平面舱壁进行分舱的船舶中，通常在水密横舱壁上沿竖直方向布置肘板，起到增强结构强度的作用。而在肘板端部与内壳板连接处的趾端，应力集中非常严重，通常伴有结构疲劳问题。参见图3，现有技术中通常在趾端100
′
设置带有半径为r的圆弧结构来缓解疲劳问题。
4.但此类常规带圆弧的趾端100
′
结构形式的疲劳评估结果较差，需要将压载舱内的边压载舱水平桁材和与其焊接的内壳板加厚至较大尺寸，才能满足设计规范要求的疲劳年限。按照设计规范要求，不同厚度的板连接在一起时，在承受载荷的方向的板材的建造厚度变化不得超过较厚板厚度的50％。采用上述的趾端100
′
结构形式，需要将压载舱内的边压载舱水平桁材的板厚增加至32毫米，超过原板厚(15毫米)的两倍，因此，不符合设计规范要求。同时，采用通过增加板厚来增加强度的方式，会造成材料浪费的问题。另外，因为疲劳问题进行加厚板材的措施将大大增加现场施工的困难，不便于施工人员进行施工作业。
5.因此亟需提出一种船舶肘板结构来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种船舶肘板结构，该肘板结构通过改变趾端的形状和趾端打磨的工艺处理，无需增加板厚，有效缓解趾端应力集中，从而解决趾端疲劳问题。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种船舶肘板结构，包括趾端，所述趾端具有趾端起始点和趾端终止点，所述肘板的边缘具有圆弧r和斜边a，所述圆弧r的一个端点为趾端起始点，另一个端点连接于所述斜边a，所述圆弧r和所述斜边a相切，所述趾端与舱壁焊接并在所述趾端的末端形成焊脚，所述斜边a未与所述圆弧r连接的一端通过打磨形成斜边b，所述斜边b终止点与所述焊脚的最高处平齐。
9.可选地，所述圆弧r的半径c为35～75mm。
10.可选地，所述斜边a与所述舱壁之间的夹角e小于或等于20
°
。
11.可选地，所述斜边a终止点与所述趾端终止点沿y方向的距离i为15～30mm。
12.可选地，所述斜边b与所述舱壁之间的夹角d小于或等于30
°
。
13.可选地，所述斜边b终止点与所述趾端终止点沿y方向的距离a为5～30mm。
14.可选地，所述趾端起始点与所述趾端终止点沿x方向的距离f为100～200mm。
15.可选地，所述趾端起始点与所述趾端终止点沿y方向的距离b为75～150mm。
16.可选地，所述肘板上连接有面板，所述面板与所述肘板呈角度连接。
17.可选地，靠近所述趾端的所述面板边缘与所述肘板连接处形成面板终止点，所述面板终止点与所述趾端起始点沿x方向的距离g为15～75mm。
18.有益效果：
19.本发明提供的肘板结构通过在趾端设置一个圆弧r，有效释放了面板引起的高应力。通过设置斜边a，并将斜边a打磨形成平滑过渡至焊脚的斜边b，减少了焊接缺陷对疲劳性能的影响，改善了趾端的应力分布状态，双斜度分两步降低了肘板的应力集中的程度，提高了结构的平均疲劳寿命。通过试验和计算表明，采用上述的肘板结构，相较于现有技术，可将肘板结构的平均疲劳寿命提高15％。同时，该结构无需大量的结构插厚板，减轻了结构重量，减少了零部件的使用，相应地减少了施工的建造工作量，进而缩短船舶的建造周期，提升造船生产效率，降低建造综合成本，减少了结构因装配误差、焊接残余应力等引起的变形，产品制作精度高，质量好。
附图说明
20.图1是现有技术中肘板的局部结构示意图；
21.图2是本发明提供的船舶横剖面示意图；
22.图3是本发明提供的船舶水平剖面示意图；
23.图4是本发明提供的肘板的局部结构示意图。
24.图中：
25.100
′
、现有技术中的肘板；100、肘板；200、面板；300、水密横舱壁；400、内壳板；500、水密纵舱壁；10、趾端起始点；20、趾端终止点；30、面板终止点；40、斜边a终止点；50、斜边b终止点；60、焊脚。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，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。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.图2为本实施例提供的肘板100的局部结构示意图。参见图2，肘板100包括趾端，趾端具有趾端起始点10和趾端终止点20，肘板100的边缘具有圆弧r和斜边a，圆弧r的一个端点为趾端起始点10，另一个端点连接于斜边a，圆弧r和斜边a相切，趾端与舱壁焊接并在趾端的末端形成焊脚60，斜边a未与圆弧r连接的一端通过打磨形成斜边b，斜边b终止点50与焊脚60的最高处平齐。
31.上述肘板100通过在趾端设置一个圆弧r，有效释放了面板200引起的高应力。并且通过设置斜边a，同时，通过打磨形成斜边b，改善了趾端的应力分布状态，双斜度分两步降低了肘板100的应力集中的程度，很大程度地提高了结构的疲劳年限。通过试验和计算表明，焊接后将斜边a打磨光顺，平滑过渡至焊脚60，减少了焊接缺陷对疲劳性能的影响，相较于现有技术，可将肘板100的平均疲劳寿命提高15％。该结构减少了大量结构插厚板，减轻了结构重量，减少了零部件的使用，相应地减少了大量装配、焊接等工作量，进而缩短船舶的建造周期，提升造船生产效率，降低建造综合成本，减少了结构因装配误差、焊接残余应力等引起的变形，产品制作精度高，质量高。
32.继续参见图4，圆弧r的半径c为35～75mm，示例性地，可以为35mm、55mm或75mm等。
33.进一步地，斜边a与舱壁之间的夹角e小于或等于20
°
，示例性地，可以为20
°
、15
°
或10
°
等。斜边a终止点40和趾端终止点20沿y方向的距离i为15～30mm，可选地，可以为15mm、20mm、25mm或30mm等。
34.进一步地，斜边b和水密横舱壁400之间的夹角d小于或等于30
°
，示例性地，可以为30
°
、25
°
或20
°
等。可以理解地，斜边b经斜边a打磨形成，所以斜边b和舱壁之间的夹角d应大于斜边a与舱壁之间的夹角e。斜边b的打磨方式为成熟的现有技术，在此不再进行赘述。斜边b终止点50与趾端终止点20沿y方向的距离a为5～30mm，示例性地，可以为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm或30mm等。
35.进一步地，趾端起始点10与趾端终止点20沿x方向的距离f为100～200mm，示例性地，可以为100mm、150mm或200mm等。趾端起始点10与趾端终止点20沿y方向的距离b为75～150mm，示例性地，可以为75mm、100mm、125mm或150mm等。
36.进一步地，肘板100上连接有面板200，面板200与肘板100呈角度连接，靠近趾端的面板200边缘与肘板100连接处为面板终止点30。可选地，面板200与肘板100垂直焊接，靠近面板终止点30处的面板200厚度较薄，面板200最薄处的厚度h为10-35mm，示例性地，可以为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm或35mm等。进一步地，面板终止点30与趾端起始点10沿x方向的距离g为15～75mm，示例性地，可以为15mm、45mm或75mm等。
37.图3是本实施例提供的船舶横剖面的示意图。图4是本实施例提供的船舶水平剖面的示意图。如图3和图4所示，肘板100沿水平方向设置，长边焊接于水密横舱壁300，一端的
短边焊接于内壳板400，另一端的短边焊接于水密纵舱壁500。在其他实施例中，肘板100的焊接位置不限于此，此处仅作为举例说明。
38.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。