阅读说明：本技术 用于滚装船舶的新型支柱结构 (Novel pillar structure for roll-on/roll-off ship ) 是由 李开封 孙慧莉 汤伟 张冠楠 尉宁 张弛 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用于滚装船舶的新型支柱结构,包括一支柱和一甲板强横梁；所述支柱垂直穿设并连接于一船体的甲板；所述支柱包括一支柱腹板和两支柱面板,所述支柱面板垂直固定于所述支柱腹板的两侧；所述支柱腹板开设有一通孔,所述甲板强横梁沿所述船体的宽度方向设置并支撑于所述甲板下,所述甲板强横梁部分穿设于所述通孔内。本发明的一种用于滚装船舶的新型支柱结构,可减小甲板强横梁对支柱的约束作用,改善支柱与甲板连接处的应力分布,防止疲劳裂纹的产生。(The invention provides a novel support column structure for a roll-on/roll-off ship, which comprises a support column and a deck strong beam, wherein the support column is arranged on the support column; the strut vertically penetrates through and is connected with a deck of a ship body; the strut comprises a strut web plate and two strut panels, and the strut panels are vertically fixed on two sides of the strut web plate; a through hole is formed in the strut web, the deck strong beam is arranged in the width direction of the ship body and supported under the deck, and the deck strong beam is partially arranged in the through hole in a penetrating mode. The novel support column structure for the roll-on ship can reduce the restraint effect of a deck strong beam on the support column, improve the stress distribution at the joint of the support column and the deck and prevent fatigue cracks.)

用于滚装船舶的新型支柱结构

技术领域

本发明涉及滚装船支柱领域，尤其涉及一种用于滚装船舶的新型支柱结构。

背景技术

滚装船舶基于装载车辆的需要，车辆舱区域内必须畅通，甲板强横梁与舷侧强肋骨、支柱间不设肘板，以保证车辆通行净空间。甲板强横粱与纵桁的尺寸受到甲板间净高的限制，通常在货舱内设置1～2排支柱减少板架变形。船舶在横摇状态下，由于风浪等载荷的非对称性将在船体下部产生较大的横向力，而船体上部由于货物的重力以及受横摇或垂荡等加速度的影响引起货物的惯性力作用也产生较大的横向力，这两部分横向力方向相反，引起船体上下部发生剪切作用，进而导致船体横向框架发生斜菱或歪斜变形，各层相邻甲板产生船宽方向的相对位移。车辆舱内抵抗横向挠曲变形的主要构件是横向强框框架，支柱的抗挠曲作用不明显，即支柱的强度、刚度的改变不会对甲板间横向位移产生显著影响。但是支柱作为连接各层甲板的连续构件，上下端面会因甲板间的相对位移而发生强制变形。现有的支柱设计方式通常甲板强横梁腹板与支柱侧板对齐，从而使甲板强横梁对支柱的约束作用很大，强制变形发生时，支柱与强横梁连接的趾端产生一应力集中点，该集中点应力数值高、变化幅值大，极易产生疲劳问题。

为使该应力集中点满足许用应力要求，现有做法是增加支柱与甲板连接处构件的厚度。有限元计算结果显示，增加板厚能够减小最大应力，但应力集中点无法消除。

现有的支柱设计，往往需要将板加的很厚才能刚好满足许用应力要求，结构强度裕度小，而且应力集中点无法消除，容易产生疲劳裂纹。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种用于滚装船舶的新型支柱结构，可减小甲板强横梁对支柱的约束作用，改善支柱与甲板连接处的应力分布，防止疲劳裂纹的产生。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于滚装船舶的新型支柱结构，包括一支柱和一甲板强横梁；所述支柱垂直穿设并连接于一船体的甲板；所述支柱包括一支柱腹板和两支柱面板，所述支柱面板垂直固定于所述支柱腹板的两侧；所述支柱腹板开设有一通孔，所述甲板强横梁沿所述船体的宽度方向设置并支撑于所述甲板下，所述甲板强横梁部分穿设于所述通孔内。

优选地，所述甲板强横梁中部形成一收缩段，所述收缩段的宽度小于所述甲板强横梁其他部分的宽度；所述收缩段穿设于所述通孔内且所述甲板强横梁的两侧与所述支柱之间存在间隙。

优选地，还包括两提拉肘板；所述提拉肘板分别焊接于所述支柱腹板的两面与所述甲板之间。

优选地，所述甲板强横梁包括一强横梁腹板和一强横梁面板，所述强横梁腹板沿所述船体的宽度方向设置且与所述甲板垂直；所述强横梁面板垂直固定于所述强横梁腹板的底部；所述提拉肘板的位置与所述强横梁腹板的位置对应。

优选地，所述甲板强横梁还包括两扁钢，所述扁钢连接于所述强横梁腹板和所述强横梁面板之间，且两所述扁钢的位置分别与两所述提拉肘板与所述甲板的连接部位置对应。

优选地，还包括多个纵桁；所述纵桁相互平行且沿所述船体的长度方向设置；所述支柱通过所述支柱面板连接一所述纵桁。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

支柱在与甲板强横梁相交处开通孔，使甲板强横梁穿过而不与支柱接触；在甲板上方对应强横梁腹板的位置设置提拉肘板，提拉肘板焊接到支柱腹板上；船舶在横摇状态下，相邻甲板发生相对位移，但甲板构件对支柱的约束作用得到很大弱化，从而使得该处结构内应力减小，改善了应力分布。另外，还具有以下优点：

(1)甲板强横梁和纵桁得到有效支撑，不会弱化支柱支撑作用；

(2)甲板强横梁载荷传递至支柱腹板，纵桁载荷传递至支柱面板，使支柱承受的载荷分布更加合理，对结构强度有利；

(3)最大合成应力大幅减小，高应力区域转移，最大合成应力出现在提拉肘板面板，抗疲劳能力强；

(4)相对于传统支柱的最大轴向应力为压应力，新型支柱的最大轴向应力为拉应力，极大提高了结构的极限强度。

附图说明

图1为本发明实施例的用于滚装船舶的新型支柱结构的俯视图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为图2的B-B截面图；

图4为图2的C-C截面图；

图5为图4的D-D截面图。

具体实施方式

下面根据附图图1～图5，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1～图5，本发明实施例的一种用于滚装船舶的新型支柱结构，包括一支柱1和一甲板强横梁2；支柱1垂直穿设并连接于一船体的甲板3；支柱1包括一支柱腹板11和两支柱面板12，支柱面板12垂直固定于支柱腹板11的两侧；支柱腹板11开设有一通孔13，甲板强横梁2沿船体的宽度方向设置并支撑于甲板3下，甲板强横梁2部分穿设于通孔13内。

甲板强横梁2中部形成一收缩段21，收缩段21的宽度小于甲板强横梁2其他部分的宽度；收缩段21穿设于通孔13内且甲板强横梁2的两侧与支柱1之间存在间隙。

还包括两提拉肘板5；提拉肘板5分别焊接于支柱腹板11的两面与甲板3之间。

甲板强横梁2包括一强横梁腹板22和一强横梁面板23，强横梁腹板22沿船体的宽度方向设置且与甲板3垂直；强横梁面板23垂直固定于强横梁腹板22的底部；提拉肘板5的位置与强横梁腹板22的位置对应。

甲板强横梁2还包括两扁钢24，扁钢24连接于强横梁腹板22和强横梁面板23之间，且两扁钢24的位置分别与两提拉肘板5与甲板3的连接部位置对应。

还包括多个纵桁4；纵桁4相互平行且沿船体的长度方向设置；支柱1通过支柱面板12连接一纵桁4。

本发明实施例的一种用于滚装船舶的新型支柱结构：

甲板构件对支柱1的约束作用得到很大弱化，内应力大幅减小；

甲板强横梁2和纵桁4得到有效支撑，不会弱化支柱1支撑作用；

甲板强横梁2载荷传递至支柱腹板11，纵桁4载荷传递至支柱面板12，使支柱承受的载荷分布更加合理，对结构强度有利；

最大合成应力大幅减小，高应力区域转移，最大合成应力出现在提拉肘板5面板，抗疲劳能力强；

相对于传统支柱1的最大轴向应力为压应力，新型支柱1的最大轴向应力为拉应力，极大提高了结构的极限强度。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。