中小型船舶船体结构的缺陷补偿

摘 要：扼要分析和阐述了中小型船舶船体结构在装配过程中的缺陷,对难于采取返修的典型缺陷,提出了可以采取补强的可行性方案.

关 键 词：船体结构；结构强度；缺陷；补偿

船舶下水之前,造船厂检验部门将对船体结构（包括线型）进行全面的测量以及完整性的验收,以便将可靠的数据及有关资料提供给船级社和验船机构备查审核.鉴于船体是一个复杂的结构体,尽管在各道工序中实施了严格的管理措施以及按照工艺规程操作,由于工作量大,结构复杂,局部处施工条件差,因此仍免不了还会存在一定数量的缺陷.在这种情况下,采取适当的补强乃是保证船体结构局部强度的一种有效手段.下面就以实例来探讨缺陷的补强方法.

1分段或总段对接处肋距超差

按照船体建造精度要求,对于已完成的分段或总段对接大接缝,心须测量其间的肋骨间距,并规定了极限误差值.因为一旦超差,将在一定程度上影响船体强度.一般可在大接缝区域适当位置增加中间肋骨或在相邻两肋骨间增设数道纵桁予以补强,对于局部偏差的,可在局部增设纵桁,但纵桁两端必须作必要延伸,以防止产生应力集中.

2船体外表变形超差

船体外板线型平顺与否是衡量一艘船舶船体建造质量的标志之一.根据船体建造精度要求,规定了在一个肋距内或在一米长度范围内外板的不平度误差.船体外板的变形超差,最常见于线型变化曲率较大的艏艉部及相邻分段对接的大接缝区域.当然应首先考虑尽量利用工装夹具及冷热加工等措施矫正外板超差处的不平度.对于不平顺面积较小的外板,可按图1所示补强,图中表示了分段接缝处外板的缺陷及补强办法,如采用扁钢补强,则扁钢尺寸可取比肋骨型号略小的型材进行补强.

对于相邻肋骨间不平顺面积较大的外板,在不平顺处采用纵横向十字交叉结构的型材补强,纵横向型材的两端应分别削斜过渡.

3外板上肋骨腹板与理论平面超差

对于中小型船舶的艏艉段,一般在胎架上以甲板为基准面采用反造法进行建造.这样在吊装肋骨框架定位时,如若肋骨框架稍有扭曲或定位时未与甲板上的中心线相垂直,这样就会造成肋骨腹板与外板连接后所形成的角度不符要求,焊后就称为肋骨腹板变形,对于由此形成的缺陷,由于结构空间狭窄,特别是在焊后很难矫正.所以选用肘板进行补强就显得既方便又实际.

4船体结构节点构件连接尺寸超差

船体是一个复杂的结构体,船体内部构架密集,各种型式的构件纵横相交,形成了所谓

结构节点.例如纵骨与肋板相交、龙骨与舱壁相交、横梁与纵桁相交等等.这些相交的结构节点,若在施工中因技术不熟练或稍有疏忽大意,就会造成节点处相交构件连接尺寸间隙过大,致使无法施焊,直接影响结构的刚度和强度.

A横梁与肋骨相交处间隙过大

如图2所示,横梁与肋骨间间隙安装后为30mm.对于中小型船舶,船体建造精度要求中间间隙应在10~20mm之间,最大不得超过20mm.针对上述缺陷,可以考虑用割换一段肋骨来处理.但由于肋骨与舷侧板焊接已结束,动用割炬切割会使该区域舷侧板因受热而产生局部变形,同时由于肋骨多了一条对接缝,将影响肋骨本身的强度.故可考虑图2中适当加大肘板尺寸的办法予以补强,使肘板与肋骨相交的焊缝长度能满足原有焊缝长度的要求.

B纵骨穿过构件处割空超差

对于中小型船舶,纵骨架式结构的底部和甲板,当纵骨穿过实肋板或横梁时,规范要求该节点处的纵骨腹板与实肋板或横梁应进行焊接.但往往因装配时划线有误,使切割后间隙过大,难于施焊,如图3a所示,为了弥补该缺陷,一般可采用与实肋板或横梁等厚度的补板予以补强,见图3b所示.补板尺寸可据该处纵骨大小而定.

C龙骨与横舱壁相交处间隙过大

龙骨包括中内龙骨与旁内龙骨.龙骨与横舱壁均属主船体的主要结构,它们对一艘船舶的纵横向强度起着重要的作用,特别是中内龙骨,是纵向连续构件.在中内龙骨与横舱壁相交的节点处,由于偶然操作不慎在装配时将中内龙骨多割了一部分,使该处腹板及面板与横舱壁无法施焊,见图4a所示,此时,如果因此而将一段连续的中内龙骨割换,则不论对重新装焊还是在外观乃至质量上都将留有不足,如果该处多割的间隙不超过12~15mm,则采用加装垫板的方式进行补强就显得既方便又可行.见图4b所示,垫板厚度可比间隙小3~5mm,其尺寸视该处中内龙骨尺度具体选用.如若多割的间隙较大,那么就不能随意增加垫板厚度,否则该节点将形成为“硬点”.此时应考虑采用割换或其它工艺措施来消除其缺陷.

D上层建筑扶强材根部与甲板间空隙过大

中小型船舶的上层建筑结构,一般在胎架上制成整体分段后,再在主甲板上进行定位吊装.施工中常见围壁上的扶强材根部与甲板间隙过大,见图5a所示,此时,可在扶强材根部与甲板间加装肘板来补强,见图5b所示.

以上列举的几例,是中小型船舶船体装配中比较典型的常见缺陷.当然,缺陷的形成也有工序间联系不够、管理不善、未遵循工艺要求,有时也有违章作业等原因所致.对船体建造中的各种缺陷必须针对具体问题作具体分析,对不同船型、不同结构型式的船舶提出不同的方案,决不能一概而论.同时在实际工作当中,要多积累经验,改进造船工艺,不断提高船舶的建造质量.