一种船舶船尾结构及船舶的制作方法

1.本技术涉及船舶船尾建造技术领域，具体而言，涉及一种船舶船尾结构及船舶。

背景技术：

2.船舶尾部通常需安装螺旋桨，但由于尾部区域的船体线型收缩，导致螺旋桨出口处的尾轴壳内部空间狭小无法施工，且螺旋桨轴在运转时受力较大，对尾轴处的结构强度要求较高，因此通常会在尾轴出口处布置铸钢件。
3.小型轻便型船舶，在追求快速性的同时，会在船尾螺旋桨的前方船体中心处设置分水踵(俗称“呆木”)，通过分水踵增加船舶尾部的侧投影面积，使船舶侧投影的中心向船尾偏移，从而提高船舶航行的稳定性。常用的分水踵形式为封闭式结构插入船体外板，与外板及船体内部构件焊接。但由于船尾结构中的铸钢件通常为实心体，导致分水踵无法插入铸钢件，无法直接与铸钢件连接，导致分水踵无法往船尾结构方向移动，影响侧投影面积的进一步增大。

技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种船舶船尾结构及船舶，其将船尾结构设计的可与插入式分水踵及主船体结构光顺连接过渡，解决了分水踵结构与尾轴壳铸钢件及船体结构连接过渡的问题，具备进一步的增加船尾部侧投影面积，提升船舶的稳定性的特点。
5.第一方面，提供了一种船舶船尾结构，包括：
6.分水踵，包括首端连接部和尾端连接部，所述首端连接部与船体外板连接，所述尾端连接部向船尾方向延伸出所述船体外板；
7.铸钢件，布置在船体尾轴的出口处，所述铸钢件包括首端面和尾端面，两个端面均与所述船体尾轴同心圆布置，所述铸钢件的底部中纵位置向下突出船体外板预设距离以构成连接单元，所述连接单元与所述铸钢件的尾端面采用第一圆弧过渡连接，所述连接单元与所述分水踵采用第二圆弧过渡连接，所述连接单元与所述船体外板的法向形成夹角，所述夹角角度与船体外板对接处的坡口角度一致，所述分水踵的尾端连接部通过所述连接单元连接所述铸钢件，所述铸钢件的尾端面超出所述分水踵的尾端连接部的端面预定长度。
8.在一种实施方案中，所述连接单元的两个侧面对称设置，并通过第三圆弧过渡连接所述分水踵的尾端连接部，所述第三圆弧的半径为150mm。
9.在一种实施方案中，沿所述铸钢件的长度方向贯穿开设有尾轴孔，所述尾轴孔的轴心与所述铸钢件的中心间隔设置，所述尾轴孔的周边区域开设有弧形腔，所述弧形腔的形状贴合所述铸钢件的外形设置。
10.在一种实施方案中，所述弧形腔包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于所述尾轴孔的上方，所述第二腔室位于所述尾轴孔的下方，所述第二腔室的开孔面积大于第一腔室，在所述第二腔室内设置有船体加强结构，所述船体加强结构用于连接船体和铸钢件。
11.在一种实施方案中，所述尾轴孔的形状为圆柱形。
12.在一种实施方案中，所述第一圆弧的半径为150mm。
13.在一种实施方案中，所述第二圆弧的半径为100mm。
14.在一种实施方案中，所述连接单元与所述船体外板的法向间形成的夹角为25
°
。
15.在一种实施方案中，所述铸钢件的尾端面超出所述分水踵的尾端连接部的端面的预定长度为200mm。
16.根据本技术的第二方面，还提供了一种船舶，包括如第一方面中任一种实施方案所述的船舶船尾结构。
17.本技术中的船舶船尾结构及船舶具有的有益效果：
18.结合实际的铸钢件浇注工艺和船体建造方案，提出一种与分水踵结构连接的船尾结构，解决了分水踵与船体尾轴壳铸钢件以及船体结构的光顺过渡和焊接问题。进一步的增加船尾部侧投影面积，提升船舶的稳定性。本发明中与分水踵连接的船尾结构，有效克服了现有技术中的一些实际问题，从而有很高的利用价值和使用意义。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为根据本技术实施例示出的一种船舶船尾结构的结构示意图；
21.图2为图1示出的一种船舶船尾结构的a-a横向剖视图；
22.图3为图1示出的一种船舶船尾结构沿船体中心线方向的断面图；
23.图4为根据本技术实施例示出的一种连接单元与铸钢件的尾端面连接处的结构示意图；
24.图5为根据本技术实施例示出的一种连接单元与船体外板连接处的结构示意图；
25.图6为根据本技术实施例示出的一种船尾结构横向剖面图；
26.图7为根据本技术实施例示出的一种铸钢件与实心板式分水踵在厚度方向连接的剖视图；
27.图8为根据本技术实施例示出的一种铸钢件与封闭箱式分水踵在厚度方向连接的剖视图。
28.100、分水踵；110、首端连接部；120、尾端连接部；121、第二圆弧；200、铸钢件；210、首端面；220、尾端面；221、第一圆弧；230、连接单元；231、左侧面；232、右侧面；240、板缝；250、尾轴孔；260、尾轴孔的周边区域；270、第一腔室；280、第二腔室；300、船体外板；400、衬垫。
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.第一方面，本技术提供一种船舶船尾结构。图1为根据本技术实施例示出的一种船舶船尾结构的结构示意图。参见图1，船舶船尾结构包括分水踵100和铸钢件200。
32.分水踵100包括首端连接部110和尾端连接部120，其中，首端连接部110与船体外板300连接，尾端连接部120向船尾方向延伸出船体外板300；参见图1，分水踵100为实心板式分水踵，实心板式分水踵插入船体外板300与船体内部中纵结构对接连接固定。
33.铸钢件200布置在船体尾轴的出口处，铸钢件200包括首端面210和尾端面220，两个端面均与船体尾轴同心圆布置，铸钢件200的底部的中纵位置向下突出船体外板预设距离以构成连接单元230，连接单元230与铸钢件200的尾端面220采用第一圆弧221过渡连接，连接单元230与分水踵100采用第二圆弧121过渡连接，连接单元230与船体外板300的法向形成夹角θ1，夹角θ1角度与船体外板300对接处的坡口角度一致，保持一致能保证铸钢件200与船体结构对接焊接时在船体外板厚度范围内顺利焊接并熔透。为了满足焊接工艺要求，船体船体外板300与其法向的夹角θ2为15
°
。分水踵100的尾端连接部120通过连接单元230与铸钢件200固定连接，铸钢件200的尾端面220超出分水踵100的尾端连接部120的端面预定长度。
34.另外，根据船体尾端的线型对铸钢件的外表面进行光顺，并根据尾框结构内的施工空间，确定铸钢件200与船体外板300相接的位置，参见图1，铸钢件200与船体外板300在板缝240处相接。在满足内部施工空间的前提下，考虑到铸钢件的铸造难度、铸钢件重量及成本的因素，铸钢件不宜过大。
35.在上述实施过程中，船舶船尾结构中设有与分水踵连接的尾轴壳铸钢件，根据分水踵的布设位置，结合实际的铸钢件浇注工艺和船体建造方案，在铸钢件的中纵位置处设连接单元，连接单元与分水踵的后端过渡连接，选取过渡形式为铸钢件往下突出的形式。同时，考虑插入式分水踵的厚度及铸钢件的浇注难度，在圆滑光顺过渡的前提下，连接单元可以突出适宜的高度。解决了分水踵与船体尾轴壳的铸钢件以及船体结构的光顺过渡和焊接问题。进一步增加了船尾部侧投影面积，提升船舶的稳定性。
36.根据建造需求确定铸钢件与分水踵的焊接节点，在一种实施方案中，参见图7和图8，连接单元230的两个侧面(包括左侧面231和右侧面232)对称设置，并通过第三圆弧过渡连接分水踵的尾端连接部，所述第三圆弧的半径r为150mm。即分水踵连接的铸钢件下口进行圆弧过渡。焊接时焊缝间隙l3为4-8mm，在焊缝内放置衬垫400，焊接角度θ3为45
°
。
37.在一种实施方案中，沿铸钢件200的长度方向贯穿开设有尾轴孔250，尾轴孔250的轴心与铸钢件200的中心间隔设置，尾轴孔的周边区域260开设有弧形腔，弧形腔的形状贴合铸钢件200的外形设置。
38.在一种实施方案中，参见图6，弧形腔包括第一腔室270和第二腔室280，第一腔室270位于尾轴孔250的上方，第二腔室280位于尾轴孔250的下方，第二腔室280的开孔面积大于第一腔室270，在第二腔室280内设置有船体加强结构，船体加强结构用于连接船体和铸
钢件200。设置弧形的空腔可使得空腔的形状与尾轴出口处的铸钢件的形状更贴合，铸钢件的整体受力更均匀，并且可减少钢材的使用量，减轻铸钢件的重量。
39.铸钢件的尾轴孔250的形状和直径根据轴系布置及其安装工艺确定，铸钢件200的尾轴孔250可以为阶梯状也可以为圆柱状。参见图6，示例中，尾轴孔250的形状为圆柱形。
40.考虑分水踵为插入式分水踵时，分水踵的厚度及铸钢件的浇注难度，在能圆滑光顺过渡的前提下，突出高度不宜过大，在一种实施方案中，参见图3-图5，铸钢件200的底部的中纵位置向下突出船体外板预设距离l1为100mm，第一圆弧221的半径为150mm。第二圆弧121的半径为100mm。
41.连接单元230与船体外板300的法向间形成的夹角角度取决于建造过程中外板焊接时的姿态对坡口的需求，在一种实施方案中，参见图5，夹角θ1为25
°
。
42.根据水动力分析及船模试验结果，确定分水踵100的位置，加上为实心板式分水踵结构要插入船体外板与船体内部中纵结构对接。在一种实施方案中，铸钢件200的尾端面220超出分水踵100的尾端连接部120的端面的预定长度l2为200mm。
43.本技术中的船舶船尾结构的具体设计过程为：
44.根据螺旋桨及尾轴的布置，确定尾轴壳处的铸钢件200的首端面210和尾端面220的位置；
45.根据船体尾端的线型对铸钢件200进行光顺，并根据尾框结构内的施工空间以及铸钢件200的厚度需求及船体外板缝的布置，确定尾轴壳铸钢件200与船体外板300相接的位置；
46.根据水动力分析及船模试验结果，确定分水踵100的最前端与最后端位置；
47.对与分水踵100连接处的铸钢件200进行线型光顺过渡并确定铸钢件200的连接形式；
48.结合实际的铸钢件200浇注工艺和船体建造方案，确定出铸钢件200的结构形式及与分水踵100连接处的焊接节点形式。
49.第二方面，本技术还提供一种船舶，包括如第一方面中任一种实施方案所述的船舶船尾结构。
50.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种船舶船尾结构，其特征在于，包括：分水踵，包括首端连接部和尾端连接部，所述首端连接部与船体外板连接，所述尾端连接部向船尾方向延伸出所述船体外板；铸钢件，布置在船体尾轴的出口处，所述铸钢件包括首端面和尾端面，两个端面均与所述船体尾轴同心圆布置，所述铸钢件的底部中纵位置向下突出船体外板预设距离以构成连接单元，所述连接单元与所述铸钢件的尾端面采用第一圆弧过渡连接，所述连接单元与所述分水踵采用第二圆弧过渡连接，所述连接单元与所述船体外板的法向形成夹角，所述夹角角度与船体外板对接处的坡口角度一致，所述分水踵的尾端连接部通过所述连接单元连接所述铸钢件，所述铸钢件的尾端面超出所述分水踵的尾端连接部的端面预定长度。2.根据权利要求1所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述连接单元的两个侧面对称设置，并通过第三圆弧过渡连接所述分水踵的尾端连接部，所述第三圆弧的半径为150mm。3.根据权利要求1所述的船舶船尾结构，其特征在于，沿所述铸钢件的长度方向贯穿开设有尾轴孔，所述尾轴孔的轴心与所述铸钢件的中心间隔设置，所述尾轴孔的周边区域开设有弧形腔，所述弧形腔的形状贴合所述铸钢件的外形设置。4.根据权利要求3所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述弧形腔包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于所述尾轴孔的上方，所述第二腔室位于所述尾轴孔的下方，所述第二腔室的开孔面积大于第一腔室，在所述第二腔室内设置有船体加强结构，所述船体加强结构用于连接船体和铸钢件。5.根据权利要求3所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述尾轴孔的形状为圆柱形。6.根据权利要求1所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述第一圆弧的半径为150mm。7.根据权利要求1所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述第二圆弧的半径为100mm。8.根据权利要求1所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述连接单元与所述船体外板的法向间形成的夹角为25
°
。9.根据权利要求1所述的船舶船尾结构，其特征在于，所述铸钢件的尾端面超出所述分水踵的尾端连接部的端面的预定长度为200mm。10.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的船舶船尾结构。

技术总结

本申请提供一种船舶船尾结构，包括分水踵和铸钢件，其中分水踵包括首端连接部和尾端连接部，所述首端连接部与船体外板连接。铸钢件包括首端面和尾端面，两个端面均与所述船体尾轴同心圆布置，所述铸钢件的底部中纵位置向下突出船体外板预设距离以构成连接单元，所述连接单元与所述铸钢件的尾端面采用第一圆弧过渡连接，所述连接单元与所述分水踵采用第二圆弧过渡连接，所述连接单元与所述船体外板的法向形成夹角，所述夹角与船体外板对接处的坡口角度一致，所述分水踵的尾端连接部通过所述连接单元连接所述铸钢件，所述铸钢件的尾端面超出所述分水踵的尾端连接部的端面。本申请解决了分水踵结构与尾轴壳铸钢件及船体结构连接过渡的问题。过渡的问题。过渡的问题。