阅读说明：本技术 风管穿舱结构、风管穿舱方法及船舶 (Air hose cabin penetrating structure, air hose crossing cabin method and ship ) 是由 施泽民 许敏 *** 李晗 苏贞 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风管穿舱结构、风管穿舱方法及船舶,所述风管穿舱结构包括通舱件,所述通舱件穿过船体结构的开孔,且所述通舱件的外壁与所述船体结构固定连接；两个通舱件法兰,分别连接固定于所述通舱件的两端；两个风管,分别通过各自的风管法兰与所述通舱件法兰连接固定；其中,所述开孔的尺寸大于所述通舱件的外周尺寸而小于所述通舱件法兰的外周尺寸。利用本发明,能够降低风管从设计到施工的空间需求,降低了通舱件安装时,现场焊接的焊接作业量,对施工环境、作业设备的要求大大降低,有利于风管在狭小空间、集中管束区内的布置及施工,可复制性高。(The invention discloses a kind of air hose cabin penetrating structure, air hose crossing cabin method and ship, the air hose cabin penetrating structure includes communication cabin component, and the communication cabin component passes through the aperture of Ship Structure, and the outer wall of the communication cabin component is fixedly connected with the Ship Structure；Two communication cabin component flanges, are separately connected the both ends for being fixed on the communication cabin component；Two air hoses are fixed by respective air duct flange and the communication cabin component flanged joint respectively；Wherein, the size of the aperture be greater than the communication cabin component peripheral dimension and be less than the communication cabin component flange peripheral dimension.Using the present invention, air hose can reduce from the space requirement for being designed into construction, when reducing communication cabin component installation, the weld job amount of site welding, requirement to construction environment, operating equipment substantially reduces, and is conducive to arrangement and construction of the air hose in small space, concentration tube bundle region, and reproducibility is high.)

风管穿舱结构、风管穿舱方法及船舶

技术领域

本发明涉及船体结构技术领域，特别是涉及一种风管穿舱结构、风管穿舱方法及船舶。

背景技术

在船舶的设计过程中，通风系统的设计是非常重要的一个环节，在船舶的通风系统布置过程中，风管通舱布置形式至关重要。现有技术一般采用通舱件进行舱壁两侧焊接的连接，所述通舱件包含两个通舱元件，也即通舱件采用一分为二的形式，通过管路变径放大，风管罩住开孔(A型)或管径不变以开小孔(B型)的形式与船体结构对接焊两个通舱元件的一端分别和船体结构的两侧焊接，未与船体结构焊接的一端与风管连接。

采用一分为二的通舱件结构，存在以下问题：

1、采用通舱件一分为二与船体结构对接焊形式时，人工成本高，需满足船检要求，结构对接处内/外圈双面焊接，现场焊接、打磨工作量大；布置形式限制多，小通径矩形风管无法采用低风阻的A型对接通舱件布置形式，因其通舱接管存在变径，焊接时因管口尺寸小于结构开孔，焊接作业面受限，施工作业困难。

2、采用对接通舱形式，对整体通风系统的性能带来不利，采用A型对接通舱件，为保证通风截面积，开孔需放大，矩形风管需变径放大后罩住开孔，风系统管网存在局部多次短距变形，管网存在局部扰流，存在噪声风险，且风管包覆成型外观效果不佳；采用B型对接通舱件，为保证矩形风管布置空间，不考虑通风截面积开小孔时，会使管网内的风量损耗增大，存在噪声风险。

3、对接通舱形式，一般仅应用在机械送排风系统中，形式单一；当应用在空调矩形送排风管路时，其附加要求多，要求船体结构进行隔热延伸。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种新的风管穿舱结构，该风管穿舱结构能够降低风管从设计到施工的空间需求，降低焊接作业量，对施工环境、作业设备的要求大大降低，有利于风管在狭小空间、集中管束区内的布置及施工，可复制性高。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种风管穿舱结构，所述风管穿舱结构包括：

通舱件，所述通舱件穿过船体结构的开孔，且所述通舱件的外壁与所述船体结构固定连接；

至少两个通舱件法兰，分别连接固定于所述通舱件的两端；

至少两个风管，分别通过各自的风管法兰与一所述通舱件法兰连接固定；

其中，所述开孔的尺寸大于所述通舱件的外周尺寸而小于所述通舱件法兰的外周尺寸。

在一实施例中，所述通舱件包括对接合拢呈管状的第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体的对接合拢处采用开坡口的对接焊缝；所述对接焊缝的坡口角度介于50～80°之间，所述对接焊缝的焊接间隙介于0～1毫米。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括两个对接的半法兰，两个所述半法兰的对接处采用开坡口的对接焊缝，所述对接焊缝的坡口角度介于50～80°之间，所述对接焊缝的焊接间隙介于0～1毫米。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括一体成型法兰。

在一实施例中，所述通舱件法兰与所述风管法兰采用螺栓螺母连接。

在一实施例中，所述通舱件法兰与所述风管法兰之间还设置有密封垫片。

在一实施例中，所述通舱件的横截面包括矩形、圆形和椭圆形中的一种。

在一实施例中，所述通舱件的横截面包括矩形。

在一实施例中，所述通舱件法兰的外廓包括矩形、圆形和椭圆形中的一种。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括矩形。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种风管穿舱方法，所述风管穿舱方法包括：

提供一通舱件，所述通舱件的第一端与一通舱件法兰连接固定，所述通舱件的第二端与另一通舱件法兰点焊连接；

将与所述通舱件点焊连接的所述通舱件法兰取下；

将所述通舱件的第二端穿过船体结构的开孔，并将所述通舱件的外壁与所述船体结构连接固定，其中，所述开孔的尺寸大于所述通舱件的外周尺寸而小于所述通舱件法兰的外周尺寸；

将取下的所述通舱件法兰与所述通舱件的第二端焊接固定；

将风管通过自身的风管法兰与所述通舱件法兰连接固定。

在一实施例中，所述通舱件包括对接合拢呈管状的第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体的对接合拢处采用开坡口的对接焊缝；所述对接焊缝的坡口角度介于50～80°之间，所述对接焊缝的焊接间隙介于0～1毫米。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括两个对接的半法兰，两个所述半法兰的对接处采用开坡口的对接焊缝，所述对接焊缝的坡口角度介于50～80°之间，所述对接焊缝的焊接间隙介于0～1毫米。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括一体成型法兰。

在一实施例中，所述通舱件法兰与所述风管法兰采用螺栓螺母连接。

在一实施例中，所述通舱件的横截面包括矩形、圆形和椭圆形中的一种。

在一实施例中，所述通舱件的横截面包括矩形。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括矩形、圆形和椭圆形中的一种。

在一实施例中，所述通舱件法兰包括矩形。

在一实施例中，所述通舱件法兰与所述风管法兰之间还设置有密封垫片。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种船舶，所述船舶包括：

船体，所述船体的船体结构上设置有风管穿舱结构，所述船体结构包括舱壁或甲板，所述风管穿舱结构包括：

通舱件，所述通舱件穿过所述船体结构的开孔，且所述通舱件的外壁与所述船体结构固定连接；

至少两个通舱件法兰，分别连接固定于所述通舱件的两端；

至少两个风管，分别通过各自的风管法兰与一所述通舱件法兰连接固定；

其中，所述开孔的尺寸大于所述通舱件的外周尺寸而小于所述通舱件法兰的外周尺寸。

本发明的风管穿舱结构，降低风管从设计到施工的空间需求，降低了焊接作业量，对施工环境、作业设备的要求大大降低；

本发明的风管穿舱结构，有利于矩形风管在狭小空间、集中管束区内的布置及施工，可复制性高；

本发明的通舱件法兰结构，将矩形公称通径DN80～700mm的法兰工作压力由≤0.05Mpa提升至DN80～500≤0.2Mpa,DN550～600≤0.15Mpa,DN650～700≤0.1Mpa，当矩形风管参照本发明的结构形式，可在船舶水密及气密区内开展通风管路的设计布置，并充分利用矩形截面省空间的优点，降低设计难度，提升设计效率；

本发明的风管穿舱结构布置应用灵活，机械/空调送排风矩形风管均可应用，不仅减少了矩形风管的外形变化，提升风管包覆后的外观效果，还减少了对整体通风系统的性能的影响，降低了管网内的风量损耗及管路噪音；

本发明的风管穿舱结构，得益于管路外形，所需的管路开孔形式满足结构强力甲板/舱壁开孔规范要求，开孔角隅应力满足结构强度准则要求，该工装形式各型舰船通用，从设计、制造、现场施工方面均有效降低了工作物量，提升效率，经济效益提升显著。

附图说明

图1显示为本发明的风管穿舱结构的立体结构示意图。

图2显示为本发明的风管穿舱结构安装于船体结构上时的结构示意图。

图3显示为本发明的通舱件的立体结构示意图。

图4显示为本发明的本发明的通舱件的左视图。

图5显示为图4中圆圈所示区域的对接焊缝的剖截面的局部放大结构示意图。

图6显示为本发明的通舱件法兰的主视图。

图7显示为图6中圆圈所示区域的对接焊缝的剖截面的局部放大结构示意图。

图8显示为图2中沿A-A方向的剖视图。

图9显示为图8中B所示区域的局部放大结构示意图。

图10显示为图8中A所示区域的通舱件法兰与通舱件的连接结构的放大示意图。

图11显示为本发明的风管穿舱方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1-10所示，本发明的实施例公开一种可用于船舶中机械送排风系统的管路穿舱布置或空调送排风管路的穿舱布置的风管穿舱结构，所述风管穿舱结构包括通舱件2，所述通舱件2穿过船体结构1的开孔11(所示开孔11与所述通舱件2相匹配)，且所述通舱件2的外壁与所述船体结构1固定连接；至少两个通舱件法兰3，分别连接固定于所述通舱件2的两端；至少两个风管，分别通过各自的风管法兰4与一所述通舱件法兰3连接固定；其中，所述开孔11的尺寸大于所述通舱件2的外周尺寸而小于所述通舱件法兰3的外周尺寸。

在本发明中，所述船体结构1例如可以包括舱壁或甲板。

需要说明的是，在本实施例中，所述开孔11可采用矩形开孔，矩形开孔形式在船舶设计建造领域是普遍存在的，在强力结构及非强力结构上都有布置的，为了满足结构强度准则要求，正方形、长方形开口应有圆弧角隅，其圆弧半径应不小于开口宽度的0.1倍。

在本实施例中，所述船体结构1的开孔11的尺寸比通舱件2的管径单边大0～3mm，即保证通舱件2能够方便穿过船体结构1，又方便通舱件2的外壁与船体结构1的焊接固定。

在本实施例中，所述通舱件2具有管状结构，为了提高通风面积及便于加工，所述通舱件2的横截面可采用矩形，其立体结构示意图和左视图如图3和图4所示，图5示出了图4中圆圈所示区域的对接焊缝23的剖截面(垂直于对接焊缝23的截面)的局部放大结构示意图。如图3-5所示，所述通舱件2包括对接合拢呈管状的第一管体21和第二管体22，所述第一管体21和所述第二管体22的对接合拢处采用开坡口的对接焊缝23，采用开坡口对接焊缝23，该形式的受力能力远大于常规矩形通舱件的角焊缝形式，另外，矩形的通舱件2的4个尖角优化为角隅形式，不仅使得整个管段的强度大幅提升，而且可以与船体结构1上的具有圆弧角隅的开孔11配合。需要说明的是，所述通舱件2的横截面可采用矩形，可以提高有效通风横截面积，同样对于一个矩形区域，矩形的面积大于其内切圆的面积。

需要说明的是，在其他实施例中，所述通舱件2的横截面也可采用圆形、椭圆形或其他合适的形状。需要说明的是，在其他实施例中，所述通舱件2也可以是一体成型结构。

作为示例，如图5所示，所述对接焊缝23的坡口角度α2介于50～80°之间，所述对接焊缝23的焊接间隙c₂介于0～1毫米。在其他实施例中，所述坡口角度α2和所述焊缝间隙c₂可根据实际需要进行相应的调整。

在本实施例中，为了便于在狭小空间和集中管束区的布置及施工的要求，所述通舱件法兰3可采用矩形结构，其结构示意图如图6和7所示。如图6和7所示，所述通舱件法兰3为具有矩形开孔34的矩形板，所述矩形开孔34具有圆弧角隅，所述矩形开孔34的形状与所述通舱件2的横截面的形状相匹配，且所述矩形开孔34的尺寸大于或等于所述风管的外部尺寸，也即所述通舱件法兰3与所述通舱件2为间隙配合。

如图6和7所示，在通舱件法兰3的制作过程中，为了提升板材的利用率降低损耗，所述通舱件法兰3选择厚度介于5～6mm的板材激光切割形成两个半法兰31和32，将两个所述半法兰31和32对接形成所述通舱件法兰3，其中，两个所述半法兰31和32的对接处采用开坡口的对接焊缝33；采用这种结构，将矩形公称通径DN80～700mm的法兰工作压力由≤0.05Mpa提升至DN80～500≤0.2Mpa,DN550～600≤0.15Mpa,DN650～700≤0.1Mpa。需要说明的是，在其他实施例中，所述通舱件法兰3也可以是一体成型结构。

作为示例，如图7所示，所述对接焊缝33的坡口角度α1介于50～80°之间，所述对接焊缝33的焊接间隙c₁介于0～1毫米。在其他实施例中，所述坡口角度α1和所述焊缝间隙c₁可根据实际需要进行相应的调整。

如图8-10所示，所述通舱件法兰3套置于所述通舱件2的端部，且所述通舱件2的端部平面位于所述矩形开孔34的孔壁中部，也即所述通舱件2的端部未穿出所述通舱件法兰3，所述通舱件2的端部平面与所述通舱件法兰3的远离所述通舱件2的端面之间的间距d介于2～3mm，其中，所述通舱件法兰3与所述通舱件2之间满焊连接。需要说明的是，在通舱件2出厂时，通舱件2的第一端(图8中位于A所示区域中的一端，也即左端)和一通舱件法兰3为成品管配置，按如图10所示的成品管法兰焊接节点制作，这样更容易把控焊接质量；通舱件2的第二端(图8中位于B所示区域中的一端，也即右端)和另一通舱件法兰3为现校管配置，之间采用点焊连接，是如图9所示的点焊连接，在通舱件2安装时，需要将通舱件2的第二端的通舱件法兰3拆下，当通舱件2的第二端穿过船体结构1的开口后，再将拆下来的通舱件法兰3与所述通舱件2的第二端按照图9所示的现焊法兰节点进行现场焊接，由于现场焊接时，空间位置有限，焊接质量没有成品管配置的焊接质量好，只能保证满焊。

如图6、8-10所示，所述通舱件法兰3沿其周向设置有若干第一螺栓孔35，所述风管法兰4沿其周向设置有与所述第一螺栓孔35相对应的若干第二螺栓孔43，当将所述风管法兰4与所述通舱件法兰3连接固定时，为了保证连接后的气密性要求，在所述风管法兰4与所述通舱件法兰3之间设置密封垫片7，并用螺栓/螺母组件6完成所述风管法兰4与所述通舱件法兰3的连接固定，其中，所述密封垫片7的材质例如可采用橡胶，所述密封垫片7的厚度介于3～5mm。

如图8-10所示，在本实施例中，所述风管为矩形风管，也即风管的横截面为矩形，所述风管包括风管主体5以及连接于所述风管主体5至少一端的风管法兰4，所述风管法兰4包括带矩形中心开孔的矩形板41，以及自所述矩形中心开孔边沿向外延伸设置的与主体连接部42；所述矩形板41上沿其周向设置有与所述第一螺栓孔35相对应的若干第二螺栓孔43，所述与主体连接部42可采用中空的矩形管，所述与主体连接部42套置于所述风管主体5的端部，并通过铆钉8进行铆接固定，可以理解的是，在其他实施例中，所述与主体连接部42和所述风管主体5也可以通过焊接的方式连接固定。需要说明的是，在其他实施例中，所述风管的横截面也可以是圆形、椭圆形等其他形状，所述风管法兰4，也可以是等边角钢或扁钢形式。

如图11所示，本发明的实施例还提供一种风管穿舱方法，所述风管穿舱方法包括，步骤S10、提供一通舱件2，所述通舱件2的第一端与一通舱件法兰3连接固定，所述通舱件2的第二端与另一通舱件法兰3点焊连接；步骤S20、将与所述通舱件2点焊连接的所述通舱件法兰3取下；步骤S30、将所述通舱件2的第二端穿过船体结构1的开孔11，并将所述通舱件2的外壁与所述船体结构1连接固定，其中，所述开孔11的尺寸大于所述通舱件2的外周尺寸而小于所述通舱件法兰3的外周尺寸；步骤S40、将取下的所述通舱件法兰3与所述通舱件2的第二端焊接固定；步骤S50、将风管通过自身的风管法兰4与所述通舱件法兰3连接固定。

在步骤S10中，在本实施例中，为了便于运输以及安装方便，在生产时，所述通舱件2的两端通舱件法兰3一端为成品管配置，按照图10中成品管法兰焊接节点制作(也可以采用一体成型工艺制作)，而另一端为现校管配置，矩形的通舱件法兰3与矩形的通舱件2先采用点焊，安装时，需要将现校一端的通舱件法兰3取下，也即步骤S20的步骤。

在步骤S50中，分别将两个风管通过各自的风管法兰4与两个通舱件法兰3连接固定。

在步骤S50中，参阅图8-10所示，将所述风管法兰4与所述通舱件法兰3连接固定时，为了保证连接后的气密性要求，在所述风管法兰4与所述通舱件法兰3之间设置密封垫片7，并用螺栓/螺母组件完成所述风管法兰4与所述通舱件法兰3的连接固定，其中，所述密封垫片7的材质例如可采用橡胶，所述密封垫片7的厚度介于3～5mm。可以理解的是，在其他实施例中，所述风管法兰4和所述通舱件法兰3之间也可以采用焊接的方式连接固定。

需要说明的是，所述通舱件2、通舱件法兰3及风管的具体结构详见上文相关部分的描述，再次不做赘述。

需要说明的是，本发明的风管穿舱结构，降低风管从设计到施工的空间需求，降低了通舱件安装时，现场焊接的焊接作业量，对施工环境、作业设备的要求大大降低，有利于矩形的风管在狭小空间、集中管束区内的布置及施工，可复制性高；当矩形风管参照本发明的结构形式，可在船舶水密及气密区内开展通风管路的设计布置，并充分利用矩形截面省空间的优点，降低设计难度，提升设计效率；本发明的风管穿舱结构布置应用灵活，机械/空调送排风矩形风管均可应用，不仅减少了矩形风管的外形变化，提升风管包覆后的外观效果，还减少了对整体通风系统的性能的影响，降低了管网内的风量损耗及管路噪音；本发明的风管穿舱结构，得益于管路外形，所需的管路开孔11形式满足结构强力甲板/舱壁开孔规范要求，开孔11的角隅应力满足结构强度准则要求，该工装形式各型舰船通用，从设计、制造、现场施工方面均有效降低了工作物量，提升效率，经济效益提升显著。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。