CN102438889B - 用于超大型油轮的货舱结构 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于油轮的货舱结构，其中，在所述船体的高度方向上安装于所述货舱的纵向舱壁上的多个竖直腹板制成较宽，并且水平的桁材将所述竖直腹板彼此连接并且支承所述竖直腹板，从而控制所述货舱的摇溅荷载并且改进所述货舱的结构强度而无需安装横梁。所述货舱结构包括：纵向舱壁(20)，所述纵向舱壁(20)在船体的纵长方向上布置以分隔内部空间；多个竖直腹板(22)，所述多个竖直腹板(22)在所述船体的高度方向上联接于所述纵向舱壁(20)上，所述竖直腹板(22)的宽度为所述货舱的总高度(H)的0.15至0.20倍；以及水平桁材(24)，所述水平桁材(24)沿所述船体的纵长方向布置于所述竖直腹板(22)之间，所述水平桁材(24)的高度自所述货舱的底部处于所述货舱的总高度(H)的30％至60％的范围内。

Description

用于超大型油轮的货舱结构
技术领域
本发明总体涉及用于油轮的货舱结构，并且更特别地涉及这样一种用于油轮的货舱结构：其中，代替在货舱的纵向舱壁之间安装横梁以支承货舱，而是将安装在纵向舱壁上的竖直腹板制为较宽并且将水平的桁材连接于所述竖直腹板之间，从而控制货舱中荷载摇溅并且改善货舱的结构强度。
背景技术
一般而言，超大型油轮(VLCC)构造为通过两个纵向舱壁将货舱分隔为三个空间，其中，例如横梁之类的加强构件安装于竖直腹板之间，以支承纵向舱壁。
即，如图1至图3所示，油轮构造为使得货舱具有被甲板51、内底板53以及左/右侧壳体55限定的封闭空间，甲板横材在船体的水平方向上竖直地布置在甲板51上，并且桁材59在船体的水平方向上布置在内底板53上。
在这种情况下，货舱设置为使得内部空间通过纵向舱壁61进行限定，所述内部舱壁61在船体的纵长方向上竖直地布置在甲板51与内底板53之间，并且所述甲板51与内底板53通过竖直腹板63相互连接，所述竖直腹板63沿船体的宽度方向并且竖直地安装于船体。此处，竖直腹板63是矩形加强板，其具有大约是货舱的总高度H的0.1倍的宽度。竖直腹板布置于纵向舱壁的整个面上的多个点并且在船体的纵长方向上以预定距离的间隔彼此分开。
多个竖直腹板63通过多个横梁65相互连接，所述多个横梁65沿船体的宽度方向水平地布置。横梁65同样用作与竖直腹板63类似的加强构件。因此，纵向舱壁61能够通过竖直腹板63以及连接竖直腹板的横梁65来保证适当的结构强度。
此外，竖直腹板63通过多个加固件67相互连接，所述加固件67沿船体的纵长方向水平地布置并且具有比竖直腹板63较小的尺寸。此处，加固件67在船体的高度方向上以特定间隔在竖直腹板63之间层叠形式地布置。因此，纵向舱壁61能够通过竖直腹板63、横梁65以及加固件67进一步保证适当的结构强度。
但是，在具有上述构造的传统油轮的货舱中，横梁65属于重型结构，其悬置在货舱的空间中以便互连竖直腹板63，使得横梁变得容易受到在船的行进过程中产生的船体的震动以及货舱中储存的流体荷载的摇溅的影响。
此外，在两个纵向舱壁61将货舱的内部分隔的超大型油轮中，由于货舱的结构可能因为连接于竖直腹板63之间的横梁65而受到损坏，因此超大型油轮可能容易受到航海安全事故的影响，并且在制造超大型油轮时花费大量时间和成本。
此外，根据海上人命安全公约(SOLAS)，需要具有能够检验并且维持横梁65安全的安全性的装置并且在将船舶交付给船主之后仍然需要，这使得船舶的制造成本不利地进一步增大。
发明内容
[技术问题]
因此，本发明考虑了现有技术中出现的上述问题，并且旨在提供一种用于油轮的货舱结构，其中，安装在该货舱的纵向舱壁上并且在船体的高度方向上布置的多个竖直腹板制造成较宽，并且在所述竖直腹板之间连接水平的桁材以便支承该竖直腹板，从而控制该货舱的荷载的摇溅并且改进该货舱的结构强度而无需安装横梁。
[技术方案]
一方面，本发明提供一种用于油轮的货舱结构，所述货舱结构包括：纵向舱壁，所述纵向舱壁在船体的纵长方向上进行布置用以分隔内部空间；多个竖直腹板，所述多个竖直腹板在所述船体的高度方向上联接于所述纵向舱壁，所述竖直腹板的宽度为所述货舱的总高度的0.15至0.20倍；以及水平桁材，所述水平桁材在所述船体的纵长方向上布置于所述竖直腹板之间，所述水平桁材的高度自所述货舱底部处于所述船体的总高度的30％至60％的范围内。
在示例性实施方式中，竖直腹板可以通过多个加固件进行相互连接，所述加固件布置于所述船体的纵长方向并且在所述船体的高度方向上在所述竖直腹板之间以层叠形式设置。
在示例性实施方式中，所述水平桁材和所述加固件可以具有连接于所述纵向舱壁的第一端和暴露于所述货舱的内部的第二端。
在示例性实施方式中，所述水平桁材的宽度可以等于或小于所述竖直腹板的宽度。
[有益效果]
根据用于油轮的货舱结构，所述货舱中的两个相邻的纵向舱壁不通过横梁连接，而是竖直腹板通过水平桁材相互连接，同时所述竖直腹板的宽度增大，使得能够保证所述货舱的适当的摇溅性能，并且所述货舱的结构强度也能够保持在适当的设计水平。
尤其是，竖直腹板的宽度增大至相对于所述货舱总高度的特定值，并且所述竖直腹板通过水平桁材相互连接并且被所述水平桁材支承，使得与竖直腹板通过横梁相互连接的传统构造相比，能够使重量减小并且制造时间以及成本也能够显著减少。
此外，除不具有横梁之外，竖直腹板的宽度增大以及将水平桁材安装于竖直腹板之间也能够保证荷载摇溅以及结构强度受到良好控制，这是货舱所需的，并且能够省略用于检测和维护横梁的时间和费用。
附图说明
图1是局部示出用于传统油轮的货舱结构的立体图；
图2是图1所示的货舱结构的局部纵截面图；
图3是图1所示的货舱结构的局部横截面图；
图4是局部示出根据实施方式的用于油轮的货舱结构的立体图；
图5是局部示出图4所示的货舱结构的纵截面图；
图6是局部示出图4所示的货舱结构的横截面图；
图7和图8是示出根据现有技术的以及本发明的油轮的货舱中荷载的摇溅的计算结果的图表；以及
图9和图10是示出根据现有技术的以及本发明中的货舱的结构分析结果的图表。
附图中的附图标记的简要说明
10：甲板，12：内底板，14：侧壳体，16：甲板横材，18：桁材，20：纵向舱壁，22：竖直腹板，24：水平桁材，26：加固件。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明中的优选实施方式进行详细描述。
如图4所示，用于油轮的货舱具有通过甲板10、内底板12以及左/右侧壳体14限定的封闭内部空间用以将例如油等的流体容纳于其中。此处，甲板横材16在船体的水平方向上竖直地布置在甲板10上，而桁材18在船体的水平方向上竖直地布置在内底板12上。货舱的内部空间通过纵向舱壁20进行分隔，所述纵向舱壁20沿船体的纵长方向竖直地布置于甲板10与内底板12之间。
具有上述构造的货舱适用于总高度H等于25m或更高且整体宽度W等于58m、60m或更宽的超大型油轮(VLCC)(至少大约300,000吨位)，其中，货舱的内部空间沿船体的宽度方向被两个纵向舱壁20分隔为三个舱室，所述两个纵向舱壁20在船体的纵长方向上进行布置。即，超大型油轮的货舱通过两个纵向舱壁20分隔为中央舱部分和布置在所述中央舱部分的左/右侧上的左/右侧舱部分。
甲板10和内底板12通过多个竖直腹板22互相连接，所述多个竖直腹板22沿船体的宽度方向竖直地布置。所述多个竖直腹板22是加强构件中的一种并且其布置为沿船体的纵长方向在纵向舱壁的整个表面上以特定间隔彼此分开。此外，竖直腹板22的端部设置有第一加强部件22a，所述第一加强部件22a的宽度逐渐增大，使得其自由端被制成圆形以分布应力。第一加强部件22a联接于甲板10和内底板12或者甲板横材16和桁材18的目标位置，以及竖直腹板22的端部。因此，由于多个竖直腹板22，纵向舱壁20能够保证合适的结构强度值。在这种情况下，竖直腹板22包括矩形加强板，所述矩形加强板具有大约0.15至0.20倍于，优选地0.18倍于货舱的总高度H的宽度。
多个竖直腹板22通过加强构件中的一种——多个水平桁材24相互连接，所述多个水平桁材24在船体的纵长方向上水平地布置于竖直腹板22之间。此外，水平桁材24的端部设置有第二加强部件24a，所述第二加强部件24a的宽度逐渐增大，使得其自由端制成圆形从而分布应力。所述第二加强部件24a联接于竖直腹板22以及水平桁材24的端部。因此，通过使用多个竖直腹板22以及安装于所述竖直腹板22之间的水平桁材24，纵向舱壁20能够保证适当的结构强度。
此外，水平桁材24的一个宽度端焊接于纵向舱壁，使得另一个宽度端暴露于货舱的内部，并且所述水平桁材24的两个纵长端相互连接于竖直腹板22之间。在这种情况下，水平桁材24在货舱的总高度H的大约30％至60％的高度连接于竖直腹板22之间。此处，水平桁材24的安装高度当然从对应于货舱的底部的内底板12设定。此外，水平桁材24的宽度设定为等于或小于竖直腹板22的宽度的值。
同时，竖直腹板22通过多个加固件26相互连接。加固件26在船体的纵长方向上水平地布置。在除去安装有水平桁材24的位置的区域中，加固件26在船体的高度方向上以特定间隔在竖直腹板22之间层叠形式地布置。因此，纵向舱壁20能够通过竖直腹板22、水平桁材24以及加固件26保证适当的结构强度。此外，加固件26的一个宽度端焊接于纵向舱壁20，使得另一个宽度端暴露于货舱的内部，并且所述纵向舱壁20的两个纵长端在竖直腹板22之间相互连接。
在下文中，为了将现有技术中的油轮的货舱结构与本发明中油轮的货舱结构进行对比，将详细研究并且分析与竖直腹板的宽度增大有关的荷载的摇溅的变化以及与水平桁材的安装有关的结构强度的变化。
首先，在竖直腹板22的宽度为货舱的总高度H的大约0.15至0.20倍的量时，对两种类型的货舱的摇溅荷载进行对比，所述竖直腹板22竖直于船体布置并且在船体的宽度方向上布置于甲板10与内底板12之间。
如图7和图8所示，现有技术的货舱的中央舱部分——其中纵向舱壁20通过横梁连接——中的最大摇溅荷载计算为83.1kPa，而本发明货舱的中央舱部分——其中竖直腹板22的宽度增加预定值——中的最大摇溅荷载计算为82.0kPa。因此，对比使用横梁的现有技术的货舱，本发明的货舱仅通过增大竖直腹板22的宽度就能够获得与现有技术中基本相等的摇溅荷载，而无需求助于使用横梁。
换句话说，仅通过增大竖直腹板的宽度，无需安装横梁，本发明中的货舱就能够获得传统的货舱中使用横梁才能产生的摇溅荷载。
此外，对比现有技术中油轮的货舱结构——其中纵向舱壁20通过横梁连接，下面将对本发明中货舱——其中竖直腹板22的宽度增加预定值并且竖直腹板22通过水平桁材24相互连接——的结构强度进行研究和分析。
如图9和图10所示，能够看到，本发明货舱——其中竖直腹板22通过水平桁材24相互连接同时竖直腹板22的宽度增大——的结构强度与传统货舱——其中纵向舱壁20通过横梁相互连接——的结构强度基本相似。通过使用相似颜色显示的相似水平的应力分布的实际情况，能够容易地理解这一点。特别地，当水平桁材24的安装高度设定为货舱的总高度H的大约30％至60％时，能够看到，结构强度变为类似于使用横梁的传统货舱的结构强度。
因此，本发明能够通过使用水平桁材24连接竖直腹板22来保证货舱的期望设计强度，而无需使用横梁将纵向舱壁20的中央部——该中央部将货舱的内部分隔为多个舱室——水平连接。
即，当通过水平桁材24代替使用横梁来相互连接竖直腹板22时，由图7和图8中结构强度的计算结果可知，抵抗货舱的摇溅荷载的结构强度与使用横梁的传统的货舱的结构强度基本相同，而如图9和图10中由相似颜色所显示地，该结构强度同样具有与传统的货舱基本相同的压力分布，使得能够使得竖直腹板22通过水平桁材24相互连接的货舱获得的期望结构强度而无需使用横梁。
换句话说，当竖直腹板22的宽度增加预定值并且竖直腹板22通过水平桁材24相互连接时，能够保证控制摇溅荷载的性能以及货舱所需的结构强度，并且不需要安装横梁，从而使得不需要花费时间和财力用于检测和维护横梁。
尽管已经为了说明目的公开了本发明的实施方式，但是本领域内的普通技术人员将理解，能够在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下进行各种改型、添加以及替换。

Claims (6)

1.一种用于超大型油轮的货舱结构，所述货舱结构包括：
两个纵向舱壁(20)，所述两个纵向舱壁(20)分别具有第一侧和第二侧并且在船体的纵长方向上布置以分隔内部空间，其中，所述内部空间适于将油保持在所述两个纵向舱壁的所述第一侧和第二侧，并且无横梁联接至所述两个纵向舱壁；
多个竖直腹板(22)，所述多个竖直腹板(22)在所述船体的高度方向上联接于所述两个纵向舱壁(20)上，所述竖直腹板(22)的宽度为所述货舱的总高度(H)的0.15至0.20倍；以及
水平桁材(24)，所述水平桁材(24)沿所述船体的纵长方向布置于所述竖直腹板(22)之间，
其中，所述竖直腹板(22)的端部一体地设置有第一加强部件(22a)，所述第一加强部件(22a)的宽度逐渐增大，使得其自由端部形成为圆形部，所述第一加强部件联接于甲板(10)和内底板(12)的目标位置，或者甲板横材(16)和桁材(18)的目标位置。
2.如权利要求1所述的用于超大型油轮的货舱结构，其中，所述水平桁材(24)的高度自所述货舱的底部处于所述货舱的总高度(H)的30％至60％的范围内。
3.如权利要求1或2所述的用于超大型油轮的货舱结构，其中，所述竖直腹板(22)通过多个加固件(26)相互连接，所述多个加固件(26)在所述船体的纵长方向上布置并且在所述船体的高度方向上在所述竖直腹板(22)之间以层叠形式地设置。
4.如权利要求3所述的用于超大型油轮的货舱结构，其中，所述水平桁材(24)和所述加固件(26)具有连接至所述纵向舱壁(20)的第一端。
5.如权利要求1或2所述的用于超大型油轮的货舱结构，其中，所述水平桁材(24)的宽度等于或小于所述竖直腹板(22)的宽度。
6.如权利要求1或2所述的用于超大型油轮的货舱结构，其中，所述水平桁材(24)的端部一体地设置有第二加强部件(24a)，所述第二加强部件(24a)的宽度逐渐增大，使得其自由端部形成为圆形部，所述第二加强部件联接于所述竖直腹板(22)。
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