一种极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种极地船舶结构，尤其是一种兼顾结构强度与施工便利的极地船舶抗冰结构。

背景技术：

2.为保证冰载荷作用下的结构强度，规范要求极区船舶根据布置与线型条件，尽可能将双壳结构设计延伸至艏艉。然而艏艉因线型、舱室布置的限制等，存在个别区域无法保证双壳设置的可能。相比于双壳结构，单壳区域的板架结构整体刚度偏弱；同时，基于极地船型的特征，该区域往往又是高冰载荷作用区域；此外，相较于双壳结构的双层保障，为保障船舶安全，对单壳体的结构安全系数也提出了更高的要求。因此，冰区单壳区域强构件的设计难度极大。
3.常规设计考虑加密冰带纵桁与肋板布置、加大冰带纵桁与舷侧强肋骨尺寸、提高构件板厚与钢级等方法，以保证单壳区域结构强度。
4.为保证单壳区域一定的刚度及安全裕度，必然会导致冰区强构件布置的加密与尺度的加大。然而由于船舶线型使得艏艉空间受限，需合理控制内部支撑构件的尺度与数量，否则会导致施工空间的不足。另外，若板厚过大，则会导致焊接工艺过于复杂。加密支撑构件或加大支撑构件尺度、提高各构件的板厚与钢级，无疑进一步增加了建造成本与施工困难。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，以解决上述问题。在保证结构强度的前提下，控制单壳区域冰区构件的布置密度与尺度、板材的厚度与钢级，提高钢材利用率。进而保证冰区外板内部附连骨架系统的施工空间，降低构件厚度，简化焊接工艺，提高焊接效率，降低建造成本与施工难度。
6.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，在极区船舶艏艉单壳区域强框结构处设置斜撑于舷侧冰区强肋骨与甲板强横梁之间的斜撑式支柱，构成空间桁架系统。
7.进一步，所述斜撑式支柱设置于单壳区域的每1-2档强框，以提高整个单壳区域的结构强度。
8.进一步，所述斜撑式支柱一端面板分别与甲板纵桁以及舷侧冰带纵桁对齐。
9.进一步，所述斜撑式支柱的支撑点根据舷侧冰带纵桁与甲板纵桁的位置，设置于舷侧强肋骨跨中处，能提高斜撑式支柱的支撑效率。
10.进一步，所述斜撑式支柱在上下端部分别对齐甲板强横梁与舷侧冰带纵桁设置的端部肘板，用以加固。
11.进一步，所述斜撑式支柱靠船中侧一端的面板，在端部分别根据结构布置条件设置甲板横梁防倾肘板和斜撑式支柱面板端部肘板，用以加固。
12.进一步，所述斜撑式支柱在端部肘板趾端与支柱跨中处，分别设置防倾肘板，以防止支柱腹板与面板的屈曲。
13.进一步，所述斜撑式支柱采用工字形支柱或管形支柱。
14.进一步，所述斜撑式支柱的甲板上方，根据需要增设支柱，以进一步提高结构刚度，并实现冰载荷更有效的传递。
15.本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的有益效果是：
16.(1)设置斜撑式支柱能实现单壳区域冰区强构件的优化布置，避免冰区强构件布置的过度加密，进而优化冰区外板内部附连骨架的施工空间并减少焊接工作量；
17.(2)设置斜撑式支柱能有效控制冰区强构件的尺度，进而保证冰区外板内部附连骨架的施工空间；
18.(3)设置斜撑式支柱能降低各冰区构件的厚度，简化冰区外板内部附连骨架的焊接工艺，提高焊接效率；
19.(4)本实用新型能促使冰载荷由舷侧冰区板架传递至甲板骨架，有效利用甲板骨架系统的横向强度与刚度裕度，保证了极区船舶艏艉单壳区域的结构刚度，并提高了钢材利用效率。
附图说明
20.图1为斜撑式桁架结构横剖面示意；
21.图2为斜撑式支柱侧视图；
22.图3为斜撑式支柱与甲板纵桁和冰带纵桁连接结构侧视图；
23.图4为斜撑式桁架结构强度校核结果示意；
24.图中：1-斜撑式支柱；2-舷侧强肋骨；3-甲板横梁；4-冰带纵桁；5-甲板纵桁；6-斜撑式支柱端部肘板；7-斜撑式支柱防倾肘板；8-甲板横梁防倾肘板；9-斜撑式支柱面板端部肘板；10-船体外板；11-甲板；12-支柱。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。本说明书中附图所显示的大小、比例等只是示意性的，用以配合说明书所描述的内容，并非用以限定本实用新型的实施条件，不影响本实用新型所产生的功效。
26.如图1至图4所示，本实用新型的一种较佳实施例的极区船舶单壳区域斜撑式桁架结构，该桁架结构主要包括：斜撑式支柱1、舷侧强肋骨2、甲板横梁3、舷侧冰带纵桁4、甲板纵桁5、船体外板10、甲板11。
27.此外，作为较佳实施例，斜撑式支柱1斜撑于舷侧强肋骨2与甲板强横梁3之间，进而与舷侧强肋骨2、甲板强横梁3形成闭合的空间桁架体系结构。此外，作为较佳实施例，斜撑式支柱1设置于单壳区域的每1-2档强框，以提高整个单壳区域的结构强度。(船舶结构通常每隔几个肋位设置一档横向的强框结构。以每四个肋位设置一档横向强框为例，每1-2档强框是指支柱可以设置于每档强框结构处，即每隔4个肋位设置支柱；也可以隔档强框设置支柱，即每隔8个肋位设置支柱)。
28.此外，作为较佳实施例，斜撑式支柱1一端面板分别与甲板纵桁5以及舷侧冰带纵
桁4对齐。
29.此外，作为较佳实施例，根据本实用新型的斜撑式支柱1均匀设置的要求，为提高斜撑式支柱1的支撑效率，斜撑式支柱1的支撑点根据舷侧冰带纵桁与甲板纵桁的位置，大致设置于舷侧强肋骨跨中处。
30.此外，作为较佳实施例，为缓解冰载荷作用下强构件端部应力集中情况，斜撑式支柱1在上下端部分别对齐甲板强横梁与舷侧冰带纵桁设置端部肘板6用以加固；斜撑式支柱1靠船中侧一端的面板，在端部分别根据结构布置条件设置甲板横梁防倾肘板8和斜撑式支柱面板端部肘板9，用以加固，具体肘板形式参见图1，2，3。
31.此外，作为较佳实施例，斜撑式支柱1在端部肘板趾端6与支柱跨中处，分别设置了防倾肘板7，以防止支柱腹板与面板的屈曲。
32.此外，作为较佳实施例，该斜撑式桁架结构需依据规范要求进行强度校核。规范校核工况下的直接计算表明，斜撑式桁架结构能有效的减小冰区板架的变形，降低冰区板架的结构应力，实现单壳区域冰区强构件的优化布置，并能有效控制各冰区构件尺度。相比于不设置支柱，在单壳区域强框处设置斜撑式支柱，能使规范考核工况下冰区板架的应力水平降低8％～11％。
33.如有必要可在斜撑式支柱1甲板上方增设支柱12，以进一步提高结构刚度，并实现冰载荷更有效的传递。
34.本实用新型设置斜撑式支柱能实现单壳区域冰区强构件的优化布置，避免冰区强构件布置的过度加密，同时能有效控制冰区强构件的尺度，进而优化冰区外板内部附连骨架的施工空间并减少焊接工作量。另外，设置斜撑式支柱能降低各冰区构件的厚度，简化冰区外板内部附连骨架的焊接工艺，提高焊接效率。因此所述斜撑式桁架结构能有效控制极区船舶建造与施工成本。
35.以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：在极区船舶艏艉单壳区域强框结构处设置斜撑于舷侧冰区强肋骨与甲板强横梁之间的斜撑式支柱，构成空间桁架系统；所述斜撑式支柱设置于单壳区域的每1-2档强框，以提高整个单壳区域的结构强度；所述斜撑式支柱一端面板分别与甲板纵桁以及舷侧冰带纵桁对齐。2.根据权利要求1所述的极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：所述斜撑式支柱的支撑点根据舷侧冰带纵桁与甲板纵桁的位置，设置于舷侧强肋骨跨中处，能提高斜撑式支柱的支撑效率。3.根据权利要求1所述的极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：所述斜撑式支柱在上下端部分别对齐甲板强横梁与舷侧冰带纵桁设置端部肘板，用以加固。4.根据权利要求1所述的极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：所述斜撑式支柱靠船中侧一端的面板，在端部分别根据结构布置条件设置甲板横梁防倾肘板和斜撑式支柱面板端部肘板，用以加固。5.根据权利要求1所述的极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：所述斜撑式支柱在端部肘板趾端与支柱跨中处，分别设置防倾肘板，以防止支柱腹板与面板的屈曲。6.根据权利要求1所述的极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：所述斜撑式支柱采用工字形支柱或管形支柱。7.根据权利要求1所述的极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，其特征在于：所述斜撑式支柱的甲板上方,根据需要增设支柱，以进一步提高结构刚度，并实现冰载荷更有效的传递。

技术总结

本实用新型涉及一种极区船舶斜撑式桁架型抗冰结构，在极区船舶艏艉单壳区域强框结构处设置斜撑于舷侧冰区强肋骨与甲板强横梁之间的斜撑式支柱，构成空间桁架系统。本实用新型能有效的减小冰区板架的变形，降低冰区板架的结构应力，实现单壳区域冰区强构件的优化布置，并能有效控制各冰区构件尺度。极区船舶艏艉单壳区域强框处设置斜撑式桁架结构，能使规范考核工况下冰区板架的应力水平降低8％～11％。11％。11％。