СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПАНЕЛИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОЙ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЕЕ С КОРПУСОМ СУДНА Российский патент 2016 года по МПК B23K31/02 B23K101/02 

Изобретение относится к области судостроения и касается технологии металлических полых панелей (МПП), изготовленных сваркой трением с перемешиванием или лазерной сваркой, и может быть использовано при создании переборок, выгородок, палуб, стенок рубок и надстроек.

Известно большое разнообразие типов МПП, изготовленных сваркой трением с перемешиванием или лазерной сваркой, состоящих из наружных обшивок с размещенными между ними внутренними металлическими ребрами жесткости различных форм - полосой, гофром, швеллером и другими.

При сварке панелей между собой вдоль образующей внутренних металлических ребер жесткости в существующих конструкциях применяется множество узлов, обеспечивающих равнопрочное соединение (Кэрол Никлас. Исследование оптимальной геометрии соединений из стальных сэндвич-панелей, POLISH MARITIME RESEARCH 2(56) 2008. Том 15; с. 26÷31, Гданьский Технологический Университет).

Недостатком существующих способов изготовления металлических панелей является то, что при сварке панелей поперек образующей внутренних ребер жесткости панели к основному корпусу все существующие типы узлов соединений обеспечивают приварку наружных обшивок односторонней сваркой. При этом внутренние ребра жесткости в местах стыка не соединяются с корпусом и требуют дополнительную фигурную подрезку для снятия концентрации напряжений. Несущая способность панелей в месте соединения снижается, что особенно существенно для алюминиевых конструкций. Пример такой конструкции приведен в работе С. Эхлерса 'Проектирование соединений из стальных сэндвич-панелей', Хельсинкский Технологический Университет, Судовая лаборатория PL 5300, 0215 ТКК - прототип.

Задача предлагаемого изобретения - обеспечение равнопрочных связей МПП при соединении их с основным корпусом и снижение трудоемкости при изготовлении.

Это достигается тем, что при изготовлении полой металлической панели, состоящей из наружных обшивок и размещенных между ними внутренних металлических ребер жесткости, предназначенной для соединения ее с корпусом судна, применяется следующая последовательность технологических операций.

На первом этапе к торцам внутренних металлических ребер жесткости с каждой стороны лазерной или аргонодуговой сваркой или любым другим способом сварки плавлением приваривают металлический торцевой элемент, предназначенный для стыковки с корпусом судна, имеющий толщину не менее толщины стенки упомянутого ребра.

На втором этапе сварку внутренних ребер жесткости и торцевых элементов с наружными обшивками производят посредством сварки трением с перемешиванием или лазерной сварки, при этом используют металлический торцевой элемент, выполненный в виде полосы, тавра, уголка, зига или швеллера.

Реализация способа схематически отражена на фиг. 1÷3, где представлена конструкция МПП, ее сечения и узлы.

МПП в плане, состоящая из двух наружных обшивок 1, внутренних ребер жесткости 2 и торцевых элементов 3, показана на фиг. 1. Наружные обшивки приваривают к внутренним ребрам жесткости сваркой трением с перемешиванием или лазерной сваркой.

Элементом показаны места сварки трением с перемешиванием или лазерной сварки, а элементом - сварки плавлением.

На фиг. 1 показаны сечения собранной трехслойной металлической панели с торцевыми элементами:

А-А - поперечное сечение;

Б-Б - продольное сечение по внутреннему ребру.

На фиг. 2 показано поперечное сечение МПП до приварки наружных обшивок, на нем к внутренним ребрам жесткости приварен торцевой элемент (t - толщина внутренних ребер жесткости панели, s - толщина торцевого элемента). При этом может быть использован любой вид сварки, в том числе и сварка плавлением.

В качестве внутренних ребер жесткости показаны полосы, но может быть использован любой профиль, выбранный из условий прочности панели (например, двутавр, зиг, гофр, швеллер).

На фиг. 3 приведен пример узла присоединения МПП к основному корпусу 4 через комингс 5 с дополнительными подкреплениями в виде книц 6, установленными в плоскости ребер жесткости.

Технико-экономический эффект от использования изобретения по сравнению с прототипом заключается в:

- повышении прочностных свойств соединений и МПП в целом за счет приварки внутренних ребер жесткости и снятия концентрации напряжений;

- снижении трудоемкости изготовления соединений в результате отсутствия необходимости фигурной подрезки в местах окончания внутренних ребер жесткости;

- повышении работоспособности и долговечности МПП.

Предлагаемый способ изготовления полой металлической панели, предназначенной для соединения ее с корпусом судна, позволяет достичь цели изобретения - создать равнопрочное соединение металлической полой панели с основным корпусом и снизить трудоемкость его изготовления по сравнению с прототипом.

Изобретение может быть использовано при изготовлении трехслойных металлических полых панелей для соединения их с корпусом судна при создании, например, переборок, выгородок, палуб, стенок рубок и надстроек судов. Полая металлическая панель состоит из наружных обшивок и размещенных между ними внутренних металлических ребер жесткости. Перед сваркой наружных обшивок с торцами внутренних металлических ребер жесткости с каждой стороны ребра приваривают металлический торцевой элемент в виде полосы, тавра, уголка, зига или швеллера, предназначенный для стыковки с корпусом судна. Сварку внутренних ребер жесткости и торцевых элементов с наружной обшивкой производят посредством сварки трением с перемешиванием или лазерной сварки. Способ позволяет создать равнопрочное соединение трехслойной конструкции с основным корпусом при их сварке поперек образующей внутренних ребер и снизить трудоемкость его изготовления. 5 ил.

Способ изготовления полой металлической панели, предназначенной для соединения ее с корпусом судна, состоящей из наружных обшивок и размещенных между ними внутренних металлических ребер жесткости, включающий сборку и сварку наружных обшивок с ребрами жесткости, отличающийся тем, что до сварки наружных обшивок с торцами внутренних металлических ребер жесткости с каждой стороны внутреннего ребра жесткости приваривают металлический торцевой элемент, предназначенный для стыковки с корпусом судна, имеющий толщину не менее толщины стенки упомянутого ребра, а сварку внутренних ребер жесткости и торцевых элементов с наружной обшивкой производят посредством сварки трением с перемешиванием или лазерной сварки, при этом используют металлической торцевой элемент, выполненный в виде полосы, тавра, уголка, зига или швеллера.