一种船体分段合拢缝变形控制方法及变形控制辅助装置

摘要

本申请涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种船体分段合拢缝变形控制方法及变形控制辅助装置。本申请的船体分段合拢缝变形控制方法中，采用变形控制辅助装置实时对船体分段的主甲板变形进行矫正，使第一船体分段的主甲板上表面与第二船体分段的主甲板表面平直。相比目前通过马板加强的方式，实时校正甲板的变形量能够有效降低铝合金船的焊接变形控制难度，减少焊后变形矫正工作量。

说明书

技术领域

本申请涉及船舶技术领域，具体而言，涉及一种船体分段合拢缝变形控制方法及变形控制辅助装置。

背景技术

这部分中描述仅提供与本公开有关的背景信息且可以不构成现有技术。

铝合金船结构采用纵骨架式，包括甲板、外板、斜底板、纵横舱壁、横梁等结构。铝合金船结构密度大、形式复杂。由于铝合金材料有较高导热性和较大的热膨胀系数，在空气中极易产生氧化，焊接时易产生气孔和裂纹等，铝合金船焊接变形量远大于钢质船，尤其是船体采用分段建造时，由于浮箱中间区域无连续纵舱壁支撑，仅在甲板面采用常规马板加强，大接缝焊接时约束不足，焊后存在比较严重的波浪变形及中凹现象，从而造成露天甲板积水明显，影响船舶性能。综上分析，目前铝合金船存在焊接变形控制难，焊后变形矫正工作量大，精度要求保证难的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种船体分段合拢缝变形控制方法，用于降低铝合金船的焊接变形控制难度，减少焊后变形矫正工作量。

本申请实施例的另一目的还在于提供一种辅助实现上述控制方法的船体分段合拢缝变形控制辅助装置。

第一方面，提供了一种船体分段合拢缝变形控制方法，包括以下步骤：

1)在需要合拢的第一船体分段与第二船体分段合拢前，在船台划相关标志线；

2)将第一船体分段与第二船体分段吊装至船台，并对需要合拢的第一船体分段和第二船体分段进行定位，使第一船体分段的合拢口与第二船体分段的合拢口左右相对；

3)在第一船体分段与第二船体分段的合拢缝处前后间隔设置多个变形控制辅助装置，变形控制辅助装置上端的一部分顶在第一船体分段的主甲板下侧面，一部分顶在第二船体分段的主甲板下侧面；变形控制辅助装置下端的一部分顶在第一船体分段底部的船体外底板上侧面，一部分顶在第二船体分段底部的船体外底板上侧面；

4)变形控制辅助装置包括用于调节变形控制辅助装置高度的升降机构，操作各变形控制辅助装置，调节各变形控制辅助装置的高度，通过向上顶压第一船体分段的主甲板和第二船体分段的主甲板，使第一船体分段的主甲板上表面与第二船体分段的主甲板表面平直；

5)对第一船体分段的主甲板上侧面与第二船体分段的主甲板上侧面施焊，在焊接过程中实时观测合拢缝的焊接质量与变形情况，根据实际变形量调节变形控制辅助装置的高度，保持主甲板表面平直，焊后撤出变形控制辅助装置。

一种可能实施的方案中，步骤2)包括：将第一船体分段与第二船体分段定位完成后，将第一船体分段的船体外底板与第二船体分段的船体外底板焊接。

一种可能实施的方案中，步骤2)还包括，将第一船体分段与第二船体分段定位完成后，将第一船体分段主甲板下侧面与第二船体分段的主甲板下侧面进行封底焊。

一种可能实施的方案中，其特征在于，变形控制辅助装置的上端与第一船体分段的主甲板点焊固定，且与第二船体分段的主甲板点焊固定；变形控制辅助装置的下端与第一船体分段的船体外底板点焊固定，且与第二船体分段的船体外底板点焊固定。

第二方面，还提供一种船体分段合拢缝变形控制辅助装置，包括顶座、底座、处于顶座与底座之间的升降机构，顶座用于顶压需要合拢的第一船体分段的主甲板和第二船体分段的主甲板，底座用于顶压第一船体分段的船体外底板和第二船体分段的船体外底板；顶座具有用于顶压第一船体分段的主甲板的第一船体作用部分和用于顶压第二船体分段的主甲板的第二船体作用部分，第一船体作用部分与第二船体作用部分左右间隔设置，且在二者之间形成有避让槽，避让槽用于避让第一船体分段主甲板与第二船体分段主甲板的焊缝。

一种可能实施的方案中，所述升降机构包括与顶座固定的顶座连接柱、与底座固定的底座连接柱、调节螺杆，调节螺杆上端与顶座连接柱螺纹连接，下端与底座连接柱螺纹连接，调节螺杆上端的螺纹旋向与下端的螺纹旋向相反。

一种可能实施的方案中，调节螺杆中部具有操作段，操作段具有供操作工具插入的操作孔。

一种可能实施的方案中，顶座连接柱包括顶座连接管和插入顶座连接管内的上衬套，上衬套与顶座连接管固定，上衬套与调节螺杆螺纹连接。

一种可能实施的方案中，顶座包括顶座肋板和顶座块，顶座肋板插入升降机构的顶座连接柱中，顶座块同时与顶座肋板和顶座连接柱固定，避让槽设置在顶座块上。

一种可能实施的方案中，底座包括底座板，底座板与底座连接柱焊接固定，底座连接柱与底座之间设置有加强肋板。

本申请具有的有益效果：本申请的船体分段合拢缝变形控制方法中，采用变形控制辅助装置实时对船体分段的主甲板变形进行矫正，使第一船体分段的主甲板上表面与第二船体分段的主甲板表面平直。相比目前通过马板加强的方式，实时校正甲板的变形量能够有效降低铝合金船的焊接变形控制难度，减少焊后变形矫正工作量。

进一步的，在放置变形控制辅助装置之前，将第一船体分段的船体外底板与第二船体分段的船体外底板焊接，进一步提高船体外底板的强度，减少船体外底板的变形。

进一步的，将第一船体分段主甲板下侧面与第二船体分段的主甲板下侧面进行封底焊，有利于第一分段主甲板与第二主甲板的精准定位，便于变形控制辅助装置的安装。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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。

图1为根据本申请船体分段合拢缝变形控制方法的实施例示出的第一船体分段与第二船体分段的结构示意图；

图2为根据本申请船体分段合拢缝变形控制方法的实施例示出的船体分段合拢缝变形控制辅助装置的安装状态示意图(未显示第二船体分段)；

图3为根据本申请船体分段合拢缝变形控制方法的实施例示出的第一船体分段与第二船体分段合拢时的横剖面图；

图4为根据本申请船体分段合拢缝变形控制方法的实施例示出的船体分段合拢缝变形控制辅助装置的结构示意图；

图5为图4中调节螺杆的结构示意图；

图6为图4中衬套的结构示意图；

图7为图4中底座的俯视图；

图8为图4中顶座块的侧视图；

图中：1、主甲板；2、船体外底板；3、分段合拢口；4、搁墩；5、楞木；6、第一船体分段；7、第二船体分段；8、分段合拢缝；9、变形控制辅助装置；10、调节螺杆；101、操作段；102、操作孔；11、顶座连接柱；111、顶座连接管；112、上衬套；12、底座连接柱；121、底座连接管；122、下衬套；14、底座；141、底座板；142、加强肋板；15、顶座；151、第一船体作用部分；152、第二船体作用部分；153、避让槽；154、顶座肋板；155、顶座块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

根据本申请的第一方面，提供了一种船体分段合拢缝变形控制方法，如图1至图8所示，本实施例中的方法通过船体分段合拢缝变形控制辅助装置。

本实施例中，如图1所示，需要合拢的两个船体分段分别为第一船体分段6和第二船体分段7。第一船体分段6为左舷浮箱分段，第二船体分段7为右舷浮箱分段。第一船体分段6与第二船体分段7左右对接合拢，合拢缝前后延伸。如图1所示，铝合金船的船体分段，由上向下依次为主甲板1、船体外底板2，分段搭载前合拢口3处为开口形式，变形控制难度大，影主甲板平面度控制，同时，船舯位置无连续纵舱壁支撑，铝合金结构焊接变形大，焊接变形和焊接质量控制难度大。

下面先对变形控制辅助装置的结构进行介绍。

船体分段合拢缝变形控制辅助装置(以下简称变形控制辅助装置9)包括顶座15、底座14、处于顶座15与底座14之间的升降机构，顶座15顶压第一船体分段6的主甲板和第二船体分段7的主甲板。顶座15具有用于顶压第一船体分段6的主甲板的第一船体作用部分151和用于顶压第二船体分段7的主甲板的第二船体作用部分152。第一船体作用部分151与第二船体作用部分152左右间隔设置，且在二者之间形成有避让槽153，避让槽153用于避让第一船体分段6主甲板与第二船体分段7主甲板的焊缝。

顶座15包括顶座肋板154和顶座块155，顶座肋板154插入升降机构中，避让槽153设置在顶座块155上。

升降机构包括与顶座15固定的顶座连接柱11、与底座14固定的底座连接柱12、调节螺杆10，调节螺杆10上端与顶座连接柱11螺纹连接，下端与底座连接柱12螺纹连接，调节螺杆10上端的螺纹旋向与下端的螺纹旋向相反。通过旋拧调节螺杆，能够使顶座向上运动，实现对变形控制辅助装置高度的调节。调节螺杆10上端的螺纹旋向与下端的螺纹旋向相反能够更快的调节变形控制辅助装置的高度。

底座14的一部分放置在第一船体分段6的船体外底板上，一部分放置在第二船体分段7的船体外底板上。本实施例中，底座板141为平板。在第一船体分段6的船体外底板与第二船体分段7的船体外底板焊接完成后，将底座14分别与第一船体分段6的船体外底板、第二船体分段7的船体外底板点焊固定，因此无需在底座14上设置避让焊缝的避让槽。

底座14包括底座板141，底座板141与底座连接柱12焊接固定，底座连接柱12与底座14之间设置有加强肋板142。

为了便于调节螺杆10的操作，调节螺杆10中部具有操作段101，操作段101具有供操作工具插入的操作孔102。操作工具插入操作孔102中后作为把手旋拧调节螺杆10。

顶座连接柱11包括顶座连接管111和插入顶座连接管111内的上衬套112，上衬套112与顶座连接管111焊接固定，上衬套112与调节螺杆10螺纹连接。上陈涛与顶座连接管分体设置，便于在上衬套112上加工螺纹。

同理，底座连接柱12包括底座连接管121和下衬套122，下衬套122与底座连接管121焊接固定，下衬套122与调节螺杆10螺纹连接。本实施例中调节螺杆10上的螺牙为矩形螺牙。

本实施例中，顶座连接管111顶部设置有上下延伸的插槽，顶座肋板154自上而下插入插槽中与顶座连接管111焊接固定，顶座肋板154的顶部与顶座连接管111的顶部端面平齐，顶座块155既与顶座肋板154焊接固定，也与顶座连接管111焊接固定，提高了连接强度。

下面对一种船体分段合拢缝变形控制方法详细说明，包括以下步骤：

1)在需要合拢的第一船体分段6与第二船体分段7合拢前，在船台划相关标志线。

具体的，船体分段合拢前，在规定的位置用激光经纬仪配合划出船台相关标志线，设置分段对接基准，如图2所示，布置铁质搁墩4及楞木5，布置位置和数量，结合浮箱重量重心设计，确保搁置安全、控制搁置变形，沿宽度方向搁墩及楞木对应重心对称布置控制浮箱分段的搁置变形。

2)将第一船体分段6与第二船体分段7吊装至船台，并对需要合拢的第一船体分段6和第二船体分段7进行定位，使第一船体分段6的合拢口与第二船体分段7的合拢口左右相对。

具体的，吊装第一船体分段6上船台，进行定位，第一船体分段6上的标记的基准线对船台上的基准线一一对应，确保定位精度，吊装第二船体分段7上船台，进行定位、划线、切割余量工作，确保合拢后总段主尺度。

在第一船体分段6与第二船体分段7定位完成后，将第一船体分段6的船体外底板与第二船体分段7的船体外底板焊接。将第一船体分段6主甲板下侧面与第二船体分段7的主甲板下侧面进行封底焊。船体外底板焊接和主甲板的封底焊接相互独立可以同时进行。船体外底板焊接后，强度提高，被变形控制辅助装置作用后不容易变形。

3)在第一船体分段6与第二船体分段7的合拢缝处前后间隔设置多个变形控制辅助装置，变形控制辅助装置上端的一部分顶在第一船体分段6的主甲板下侧面，一部分顶在第二船体分段7的主甲板下侧面；变形控制辅助装置下端的一部分顶在第一船体分段6底部的船体外底板上侧面，一部分顶在第二船体分段7底部的船体外底板上侧面。

具体的，将变形控制辅助装置9布置在分段合拢缝8下方，布置数量根据结构形式沿合拢缝方向均匀布置。底座1414顶在船体外底板上表面，

变形控制辅助装置上端避让槽153正对第一船体分段6主甲板和第二船体分段7主甲板之间的合拢缝，以便于焊接。

4)变形控制辅助装置包括用于调节变形控制辅助装置高度的升降机构，操作各变形控制辅助装置，调节各变形控制辅助装置的高度，通过向上顶压第一船体分段6的主甲板和第二船体分段7的主甲板，使第一船体分段6的主甲板上表面与第二船体分段7的主甲板表面平直。

具体的，通过旋转调节螺柱10调节变形控制辅助装置高度，变形控制辅助装置的两端分别与主甲板和船体外底板顶紧，然后将变形控制辅助装置的上端与第一船体分段6的主甲板点焊固定，且与第二船体分段7的主甲板点焊固定。调节变形控制辅助装置的高度使主甲板平直。

需要说明的是，船体外底板的整体强度大于主甲板的强度，且船体外底板由搁墩进行支撑，因此船体外底板更不容易变形。另外，船舶建造时，对船体外底板的精度要求小于对主甲板的精度要求。

5)对第一船体分段6的主甲板上侧面与第二船体分段7的主甲板上侧面施焊，在焊接过程中实时观测合拢缝的焊接质量与变形情况，根据实际变形量调节变形控制辅助装置的高度，保持主甲板表面平直，焊后撤出变形控制辅助装置。

具体的，船体分段合拢口施焊，焊后撤出控制工装。通过旋转调节螺杆10降低变形控制辅助装置高度，撤出变形控制辅助装置时检查焊缝质量和下垂变形量，船体分段合拢安全、变形可控后撤出工装。

综上所述，船体分段吊装上船台后，本申请的变形控制辅助装置布置顶升到位，控制合拢缝对接要素，船体分段施焊合拢。变形控制辅助装置用于船体分段合拢时支撑主甲板与外底板，减少焊接过程中的应力对合拢区域造成的影响，避免合拢焊缝出现下凹的现象，提高合拢缝精度及焊缝质量，控制浮箱分段合拢缝处的变形，保证主甲板平面度。解决了船体浮箱分段搭载时搁置变形、铝合金焊接变形控制技术难点，减少焊接过程中的应力对合拢区域造成的影响，避免合拢焊缝出现下凹的现象，提高合拢缝精度及焊缝质量，减少焊后火工矫正工作量，实现浮箱分段快速合拢。

本实施例中变形控制辅助装置的底座14和顶座15采用与船体相同的铝合金材质，避免异种金属接触、腐蚀主船体；(2)变形控制辅助装置重量较轻，在有限的施工空间可单人携带布置，且拆卸方便；(3)通过调节螺杆10调节高度，操作灵活，可根据施焊过程中的变形情况及时调整。由此可见，本申请所述的船体分段合拢采用变形控制辅助装置对接合拢，提高施工工艺性和施工安全性，控制搭载精度和对接缝焊接质量，改善船体使用过程中的积水问题。

一种实施例中，第一分段的船体外底板与第二分段的船体外底板的焊接在主甲板焊接后进行。

一种实施例中，先对主甲板的上侧面焊接，然后第一船体分段主甲板下侧面与第二船体分段的主甲板下侧面进行封底焊。

一种实施例中，变形控制辅助装置除了采用上述实施例中的形式外，采用现有技术中心规格合适的千斤顶。

一种实施例中，变形控制辅助装置的两端不固定，上端与主甲板顶压配合，下端与船体外底板顶压配合，方便拆卸。一种实施例中，采用螺栓固定代替点焊固定。

一种实施例中，升降机构为液压升降机构。一种实施例中，升降机构配置有电机，电机连接有丝杠螺母机构，通过丝杠螺母机构顶压主甲板。

本申请船体分段合拢缝变形控制辅助装置的具体实施例，本实施例中船体分段合拢缝变形控制辅助装置的结构与上述任一实施例中所述的变形控制辅助装置的结构相同，不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。